CN109540077A - 旋转机械转轴角度标定装置及转轴配重位置标定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转机械转轴角度标定装置及转轴配重位置标定方法，技术方案是，圆形刻度盘一侧表面外周设置有均布的刻度，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴，转动轴上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘的表面平行，指针的下端为牵引段、上端为指示段，牵引段的下端固定连接有铅锤体，指示段的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体的重力作用下指示段始终竖直朝上，本发明直接通过磁性固定座直接吸附在待测转轴上，即可读出标定位置的相对角度，易操作，其角度标定方法简单，可以快速标定配重角度，并且准确度高，大大提高了工作效率。

Description

旋转机械转轴角度标定装置及转轴配重位置标定方法
技术领域
本发明涉及一种旋转机械转轴角度标定装置及转轴配重位置标定方法。
背景技术
转轴是旋转机械的核心部件。实际生产中，由于转轴结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等原因，均会引起转轴偏心，进而运行中引起振动超标。动平衡是治理振动故障的重要技术手段，在试验过程中，常需要在转轴配重面上标定配重所在圆周角度。
工程中，常用卷尺测量转轴弧长的方法确定配重所在圆周的位置。具体操作方式为：1、首先测量键相所在位置截面转轴的周长，其次通过圆周长与圆周角间的比例关系，计算得到该配重角度对应的圆周弧长；2、以转轴键相位置为基准，按照规定转向在该圆周截面测量相应弧长并做下标记线；3、实际中，配重位置截面与键相位置截面通常不在同一个位置，转动转子将标记线位置转至水平或者垂直等便于观察的位置；4、在转轴配重截面处相同方位处作下标记，该位置即为配重面配重角度位置。
此方法相对比较繁琐，单人操作困难且难以保证精度。同时，需要现场转动转子，对于风机、泵等质量较轻的转子相对较方便，但是对于大型汽轮发电机组轴系，轴系长几十米，重达上百吨，人工转动极为不便，盘车点动方式转动转子对盘车损害大，且标定配重角度所需要时间较长，对于热态情况下，增大了弯轴的风险。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种旋转机械转轴角度标定装置及标定方法，可有效解决高效标定转轴角度，提高现场工作效率的问题。
本发明解决的技术方案是：一种旋转机械转轴角度标定装置，该转轴角度标定装置包括磁性固定座、竖直固定连接在所述磁性固定座上端面的支撑杆和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘，圆形刻度盘一侧表面外周设置有均布的刻度，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴，转动轴上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘的表面平行，指针的下端为牵引段、上端为指示段，牵引段的下端固定连接有铅锤体，指示段的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体的重力作用下指示段始终竖直朝上。
所述的磁性固定座为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽，条形槽的长度方向与圆形刻度盘的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽相连通的第一定位孔和第二定位孔。
所述的磁性固定座上设置有气泡水平仪。
一种采用角度标定装置的旋转机械转轴配重位置标定方法，所述的角度标定装置包括磁性固定座、竖直固定连接在所述磁性固定座上端面的支撑杆和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘，圆形刻度盘一侧表面外周设置有均布的刻度，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴，转动轴上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘的表面平行，指针的下端为牵引段、上端为指示段，牵引段的下端固定连接有铅锤体，指示段的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体的重力作用下指示段始终竖直朝上；
所述的磁性固定座为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽，条形槽的长度方向与圆形刻度盘的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽相连通的第一定位孔和第二定位孔；
所述的支撑杆的轴线与圆形刻度盘的表面平行，第一定位孔轴线、第二定位孔轴线到支撑杆轴线之间的间距相等；
所述的磁性固定座上设置有气泡水平仪；
其具体方法包括以下步骤：
一、将磁性固定座吸附在待测转轴键相所在位置的正上方，同时使气泡水平仪的气泡处于中间位置，然后读出圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数X0；
二、假设配重所在位置与键相所在位置位于同一截面时，确定配重所在位置相对于键相所在位置位的偏差角度为X1；
该偏差角度X1的确定是通过动平衡理论及动平衡计算方法确定的，该技术为为所述领域技术人员的常规技术手段，即可以理解为偏差角度为X1、偏差方向为已知量，可根据实际情况定义正负，如定义当磁性固定座12沿待测转轴圆周方向滑动时，若圆形刻度盘上的刻度逐渐增大，则该滑动方向为正，若刻度逐渐减小，则该滑动方向为负；
三、待测转轴保持不动，将角度标定装置取下，移动至待测转轴的配重实际所在位置，将磁性固定座吸附在待测转轴配重所在位置的外壁上，同时使气泡水平仪的气泡处于中间位置，沿配重所在位置截面的外壁表面的圆周方向滑动，直到圆形刻度盘上指针指示段所在的刻度读数为X0+X1；本步骤中角度标定装置吸附在待测转轴上时，圆形刻度盘的朝向与步骤一中圆形刻度盘的朝向一致；
四，将标识笔分别沿第一定位孔和第二定位孔插入，在待测转轴表面做标记点，取下角度标定装置，两标识点连线的中心即为待测转轴的配重位置。
本发明适用的待测转轴为铁磁体，且轴线为水平线，即待测转轴均为水平布置。
本发明角度标定装置结构新颖独特，简单合理，易生产，成本低，直接通过磁性固定座直接吸附在待测转轴上，即可读出标定位置的相对角度，易操作，其角度标定方法简单，可以快速对配重位置进行标定，对于轴系长几十米、重达上百吨、人工转动极为不便的大型汽轮发电机组轴系，可以快速标定配重角度，并且准确度高，大大提高了工作效率，使用方便，效果好，是转轴角度标定装置和方法上的创新，有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为本发明角度标定装置的立体图。
图2为本发明角度标定装置的主视图。
图3为本发明角度标定装置的俯视图。
图4为本发明角度标定装置的使用状态图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-4给出，本发明一种旋转机械转轴角度标定装置，包括磁性固定座12、竖直固定连接在所述磁性固定座12上端面的支撑杆8和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘1，圆形刻度盘1一侧表面外周设置有均布的刻度12，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴7，转动轴7上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘1的表面平行，指针的下端为牵引段4、上端为指示段3，牵引段4的下端固定连接有铅锤体5，指示段3的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体5的重力作用下指示段始终竖直朝上。
为保证使用效果，所述的磁性固定座12为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽11，条形槽11的长度方向与圆形刻度盘1的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽11相连通的第一定位孔10a和第二定位孔10b。
所述的支撑杆8的轴线与圆形刻度盘1的表面平行，第一定位孔10a轴线、第二定位孔10b轴线到支撑杆8轴线之间的间距相等；
所述的磁性固定座12上设置有气泡水平仪9，用于复合磁性固定座的水平，气泡水平仪9为长条形，气泡的移动方向与圆形刻度盘的表面垂直，当磁性固定座吸附在待测转轴14上时，当气泡水平仪的气泡位于中间时，即条形槽的长度方向与待测转轴的轴线平行、圆形刻度盘的表面与待测转轴的轴线垂直。
所述的转动轴7固定套设有固定套6，指针固定穿装在固定套6上，指针是由上部的指示段3和下部的牵引段4构成的一体结构，其穿装固定在固定套上，竖直向下伸出固定套的部分为牵引段，竖直向上伸出固定套的部分为指示段，固定套随转动轴转动，指针随固定套转动。
所述的转动轴7与圆形刻度盘1之间设置有轴承，使转动轴在铅锤体的重力牵引下，可以相对应固定在支撑杆上不动的圆形刻度盘转动。
所述圆形刻度盘1刻度所在侧表面的外周设置有垂直凸起的防护罩2，防护罩2固定在支撑杆8上端。
所述支撑杆的轴线与指针的轴线相互平行且位于同一竖直面内，该竖直面与圆形刻度盘1的表面垂直。
所述刻度所在侧的圆形刻度盘上画有角度位置指示线13，作为参照，方便读数。
一种采用角度标定装置的旋转机械转轴配重位置标定方法，所述的角度标定装置包括磁性固定座12、竖直固定连接在所述磁性固定座12上端面的支撑杆8和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘1，圆形刻度盘1一侧表面外周设置有均布的刻度12，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴7，转动轴7上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘1的表面平行，指针的下端为牵引段4、上端为指示段3，牵引段4的下端固定连接有铅锤体5，指示段3的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体5的重力作用下指示段始终竖直朝上；
所述的磁性固定座12为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽11，条形槽11的长度方向与圆形刻度盘1的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽11相连通的第一定位孔10a和第二定位孔10b；
所述的支撑杆8的轴线与圆形刻度盘1的表面平行，第一定位孔10a轴线、第二定位孔10b轴线到支撑杆8轴线之间的间距相等；
所述的磁性固定座12上设置有气泡水平仪9；
其具体方法包括以下步骤：
一、将磁性固定座12吸附在待测转轴14键相所在位置的正上方，同时使气泡水平仪9的气泡处于中间位置，然后读出圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数X0；
所述待测转轴上键相所在位置通常采用键相槽的形式已经在待测转轴上标识出，磁性固定座直接固定在键相槽正上方即可，条形槽与键相槽正对，长度方向相同；
二、假设配重所在位置与键相所在位置位于同一截面时，确定配重所在位置相对于键相所在位置位的偏差角度为X1；
该偏差角度X1的确定是通过动平衡理论及动平衡计算方法确定的，该技术为为所述领域技术人员的常规技术手段，即可以理解为偏差角度为X1、偏差方向为已知量，可根据实际情况定义正负，如定义当磁性固定座12沿待测转轴圆周方向滑动时，若圆形刻度盘上的刻度逐渐增大，则该滑动方向为正，若刻度逐渐减小，则该滑动方向为负；
三、待测转轴保持不动，将角度标定装置取下，移动至待测转轴的配重实际所在位置，将磁性固定座12吸附在待测转轴配重所在位置的外壁上，同时使气泡水平仪9的气泡处于中间位置，沿配重所在位置截面的外壁表面的圆周方向滑动，直到圆形刻度盘上指针指示段所在的刻度读数为X0+X1；本步骤中角度标定装置吸附在待测转轴上时，圆形刻度盘的朝向与步骤一中圆形刻度盘的朝向一致；
四，将标识笔分别沿第一定位孔10a和第二定位孔10b插入，在待测转轴表面做标记点，取下角度标定装置，两标识点连线的中心即为待测转轴的配重位置。
所述待测转轴轴线为水平线，即待测转轴均为水平布置。
上述描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以下为本发明的一个应用例：
该应用例为某汽轮发电机组励磁机-发电机对轮配重角度标定；将磁性固定座12吸附在待测转轴键相所在位置的正上方，同时使气泡水平仪的气泡处于中间位置，然后读出圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数69°；
通过动平衡理论机动平衡计算方法，计算得到配重所在位置相对于键相所在位置位的偏差角度为30°偏差方向定义为由机头朝向机尾，磁性固定座逆旋转方向为正。
该汽轮发电机组转轴保持不动，将角度标定装置取下，移动至待测转轴的配重实际所在位置(励磁机-发电机对轮配重处)，将磁性固定座12吸附在待测转轴配重所在位置的外壁上，同时使气泡水平仪9的气泡处于中间位置，沿配重所在位置截面的外壁表面的圆周方向滑动，直到圆形刻度盘上指针指示段所在的刻度读数为30°+69°＝99°时，该位置即为配重位置，通过标识笔插入第一定位孔10a和第二定位孔10b进行标定，标定装置吸附在待测转轴上时，圆形刻度盘的朝向与步骤一中圆形刻度盘的朝向一致，均为朝向机头；
为验证该装置的标定角度的准确性，对该装置标定出的角度进行验证，具体方法为：
首先测量键相所在位置截面转轴的周长，计算得到配重所在位置相对于键相所在位置位的偏差角度，通过圆周长与圆周角间的比例关系，计算得到该配重角度对应的圆周弧长，以转轴键相位置为基准，通过皮尺拉对应的圆周弧长并做下标记，就为键相所在位置截面的配重位置，将角度标定装置放置标记处，同时使气泡水平仪的气泡处于中间位置，此时读出圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数48°；
待测转轴保持不动，将角度标定装置取下，移动至待测转轴的配重位置，确保磁座气泡水平仪气泡处于中间位置，通过沿圆周移动磁座，使圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数也为48°，通过标记孔作下标记；
转动转轴，使得键相位置截面的标记位于水平位置，此时观察配重位置处标记位置正好也处于水平位置，表明，该装置标定的角度准确。
由上述情况可以看出，本发明角度标定装置结构新颖独特，简单合理，易生产，成本低，直接通过磁性固定座直接吸附在待测转轴上，即可读出标定位置的相对角度，易操作，其角度标定方法简单，可以快速对配重位置进行标定，对于轴系长几十米、重达上百吨、人工转动极为不便的大型汽轮发电机组轴系，可以快速标定配重角度，并且准确度高，大大提高了工作效率，使用方便，效果好，是转轴角度标定装置和方法上的创新，有良好的社会和经济效益。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，该转轴角度标定装置包括磁性固定座(12)、竖直固定连接在所述磁性固定座(12)上端面的支撑杆(8)和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘(1)，圆形刻度盘(1)一侧表面外周设置有均布的刻度(12)，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴(7)，转动轴(7)上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘(1)的表面平行，指针的下端为牵引段(4)、上端为指示段(3)，牵引段(4)的下端固定连接有铅锤体(5)，指示段(3)的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体(5)的重力作用下指示段始终竖直朝上。
2.根据权利要求1所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述的磁性固定座(12)为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽(11)，条形槽(11)的长度方向与圆形刻度盘(1)的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽(11)相连通的第一定位孔(10a)和第二定位孔(10b)。
3.根据权利要求2所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述的支撑杆(8)的轴线与圆形刻度盘(1)的表面平行，第一定位孔(10a)轴线、第二定位孔(10b)轴线到支撑杆(8)轴线之间的间距相等。
4.根据权利要求1所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述的磁性固定座(12)上设置有气泡水平仪(9)。
5.根据权利要求1所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述的转动轴(7)固定套设有固定套(6)，指针固定穿装在固定套(6)上。
6.根据权利要求1所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述的转动轴(7)与圆形刻度盘(1)之间设置有轴承。
7.根据权利要求1所述的旋转机械转轴角度标定装置，其特征在于，所述圆形刻度盘(1)刻度所在侧表面的外周设置有垂直凸起的防护罩(2)，防护罩(2)固定在支撑杆(8)上端。
8.一种采用角度标定装置的旋转机械转轴配重位置标定方法，其特征在于，所述的角度标定装置包括磁性固定座(12)、竖直固定连接在所述磁性固定座(12)上端面的支撑杆(8)和固定在所述支撑杆上端的圆形刻度盘(1)，圆形刻度盘(1)一侧表面外周设置有均布的刻度(12)，刻度所在侧的圆形刻度盘中心转动连接有垂直凸起的转动轴(7)，转动轴(7)上固定连接两端分别伸出转动轴上下两侧的指针，指针的轴线方向与圆形刻度盘(1)的表面平行，指针的下端为牵引段(4)、上端为指示段(3)，牵引段(4)的下端固定连接有铅锤体(5)，指示段(3)的上端位于刻度正上方，指针在铅锤体(5)的重力作用下指示段始终竖直朝上；
所述的磁性固定座(12)为长方体的磁铁，磁性固定座底部开有前后贯通的条形槽(11)，条形槽(11)的长度方向与圆形刻度盘(1)的表面垂直，转动轴两侧的磁性固定座上沿竖直方向开有均与条形槽(11)相连通的第一定位孔(10a)和第二定位孔(10b)；
所述的支撑杆(8)的轴线与圆形刻度盘(1)的表面平行，第一定位孔(10a)轴线、第二定位孔(10b)轴线到支撑杆(8)轴线之间的间距相等；
所述的磁性固定座(12)上设置有气泡水平仪(9)；
其具体方法包括以下步骤：
一、将磁性固定座(12)吸附在待测转轴(14)键相所在位置的正上方，同时使气泡水平仪(9)的气泡处于中间位置，然后读出圆形刻度盘上指针指示段所指的刻度读数X0；
二、假设配重所在位置与键相所在位置位于同一截面时，确定配重所在位置相对于键相所在位置位的偏差角度为X1；
三、待测转轴保持不动，将角度标定装置取下，移动至待测转轴的配重实际所在位置，将磁性固定座(12)吸附在待测转轴配重所在位置的外壁上，同时使气泡水平仪(9)的气泡处于中间位置，沿配重所在位置截面的外壁表面的圆周方向滑动，直到圆形刻度盘上指针指示段所在的刻度读数为X0+X1；本步骤中角度标定装置吸附在待测转轴上时，圆形刻度盘的朝向与步骤一中圆形刻度盘的朝向一致；
四，将标识笔分别沿第一定位孔(10a)和第二定位孔(10b)插入，在待测转轴表面做标记点，取下角度标定装置，两标识点连线的中心即为待测转轴的配重位置。
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