水泵机组同轴度的测量与校正

状元水厂 项慧均

摘要：本文主要是根据状元水厂的水泵机组的特点，叙述联轴器的配合偏差、机泵同轴度测量误差产生的原因及解决方法、主要以叙述水泵机组同轴度的测量和校正方法为主。

关键词：配合偏差，同轴度 ，联轴器，轴向窜动，径向偏差，轴向偏差，不同心度，不平行度。

前言：水泵机组的同轴度是指水泵轴和电机轴的装配偏差，而联轴器是电机和水泵传动的联接部件，机泵的配合偏差也就是联轴器的配合偏差，联轴器装配后都存在着配合偏差，联轴器的配合偏差过大会造成水泵机组的振动增大，是影响轴承、联轴器损坏的主要原因，因此，为了减少水泵机组的振动，就必须减少联轴器的配合偏差，把偏差调整到允许的范围内，才能有效地保证机组的机械寿命，在机泵的运行过程中，因机组自身的振动或基础与管路的沉降等等原因都会造成联轴器配合偏差变化，所以定期对水泵机组同轴度的测量与校正是机泵维护中的重要项目。

一. 联轴器配合偏差的介绍。

联轴器配合的偏差有三种：径向偏差、轴向偏差、角向偏差，径向偏差是指联轴器的两个圆心之间的偏差，可用不同心度来表示，轴向偏差是指两配合面之间的距离与标准配合距离之间的偏差，同轴度测量中用联轴器的间距来表示，间距的测量较简单，用游标尺可直接测量出来，由于轴向偏差的精度要求较低（误差为±3mm），且基座的沉降或设备的振动基本上不影响间距的变化，即使偏差超值校正也简单，所以在同轴度测量中以测量径向偏差和角向偏差为主，角向偏差是指联轴器两端面与平行端面的角度偏差，角向偏差可用机泵轴心的不平行度来表示，定义为在轴向的一米的距离上的与基准轴中心线的偏差值。由于习惯上把

联轴器的角向偏差称为机泵同轴度中的轴向偏差，所以此本文也依照习惯在接下来叙述中把联轴器的角向偏差称为“轴向偏差”， 联轴器的轴向偏差用联轴器的间距来表示。

二. 机泵同轴度测量的误差原因分析

状元水厂以前测同轴度的方法是习惯上用一只百分表对联轴器的径向和轴向进行测量，往往在同一时间里多次测量的值都存在较大的偏差，而且数值有时为正偏差有时为负偏差，即使后来用激光校正仪来测，在同一时间里多次测量的值都存在偏差，因测量值不准，就无法校正机泵的同轴度。经过分析发现：我厂的机泵联轴器是膜片式联轴器，在测量中时将联轴器转动180°时，水泵或电机有轴向窜动现象出现，每次测量时其轴向窜动量都是不同的，窜动量从几丝到几十丝的之间变化，所以机泵同轴度测量的误差主要是机泵的轴向窜动造成的，轴向窜动对径向偏差的测量影响微小，对轴向偏差的测量影响很大，为了消除轴向窜动对轴向偏差测量的误差，准确地测量出轴向偏差值，通过在CAD图形上进行模拟分析，发现如在测量轴向偏差是用两只相隔180°的百分表同时测量，就可以消除掉轴向窜动引起的测量误差，如下的图1就是模拟轴向窜动时测量轴向偏差的分析图形。

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图1

三. 机泵同轴度的测量只要是测量径向偏差和轴向偏差，径向偏差和轴向偏差说明如下：

1. 同轴度的径向偏差A可分解为垂直偏差Ay（或叫上下偏差）和水平偏差Ax（或叫左右偏差），径向偏差可用不同心度来表示，如图2所示。

图2

2. 机泵同轴度的轴向偏差B也可分解为垂直偏差By（或叫上下偏差）和水平偏差Bx（或叫左右偏差），径向偏差可用不平行度来表示，如图3

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图3

四. 同轴度校正原理分析

1. 机泵的同轴度校正一般是把水泵作为为基准，调整电机的位置来校正机泵的同轴度的。

2. 电机端垂直调整量的分析，如图4所示。

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图4

先要测出垂直方向的径向偏差Ay和轴向偏差By,再测量出联轴器直径D和联轴器端面到电机前后底座的垂直距离L1和（L1+L2）,然后根据相似三角形比例法则的计算出电机前后底座的垫高量Y1和Y2（其中Ay’ ≈Ay）。

（Y1-Ay’）/L1=By/D；

所以Y1=(By×L1)/D+Ay’=(By×L1)/D+Ay；

（Y2-Ay’）/（L1+L2）= By/D，

所以Y2=[By×(L1+L2)]/D+Ay’=[By×(L1+L2)]/D +Ay

注：以上计算公式为不带符号计算的公式。

3. 电机端水平调整量的方法同以上垂直调整量的方法一样，这样就可以计算出电机前后底座水平移动量X1和X2.

五. 测量、校正用的主要工具和材料：

1. 带磁性表座的百分表3付，2付用来测量联轴器端面的轴向偏差，1付测量用来测量联轴器径向偏差，安装如图5所示。

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图5

2. 游标卡尺1张，测量联轴器的间距；卷尺1张，测量联轴器外径和联轴器到电机底脚的垂直距离；还有记号笔和角尺等。

3. 标准厚度为0.2mm、0.1mm，0.05mm不锈钢薄板和 0.5mm、1mm、2mm的钢板作为底座垫片用，形状裁剪成U型，尺寸大小依照电机底脚尺寸。

4. 各种采用的维修工具，包括扳手、撬棍、合适的千斤顶等等。

六. 测量步骤

1. 根据记录所需制作一个记录表格，最好是在手提电脑里做一个Excel表格，把计算的公式都填好，这样在测量时直接将数值输入，即可得出同轴度校正所需的各种数值。下面是状元水厂厂6#清水泵机组测量同轴度的一个记录表：

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状元水厂机泵同轴度检测、校正记录表设备名称：电机机座底脚尺寸检测量6#清水泵 型号规格250×180VENUS1-500-650/500kw-10kv500机座长L2出厂编号1250001联轴径D电机型号250L1/DYJS500-6/10kv2.00轴向偏差B(mm）水平Bx0.180轴头L1登设备编号61106-018电径向测量值(mm）径向偏差A(mm）不同轴度水平Ax0.140（mm）0.1881.794.10轴向测量值(mm）不上.0°右.90°下.180°左.270°垂直Ay测量13.163.132.912.850.125上.0°右.90°下.180°左.270°垂直By3.953.872.084.123.073.752.224.053.063.76-0.1151.834.06-0.0102.992.990.000(0测量23.823.813.803.810.0100.0000.0100.0700测量30.0000.0000.0000.0000测量40.0000.0000.0000.0000.0000测量5前垂直(Y1=By×L1/D-Ay)校正量0.0000.0000.0000.000前水平(X1=Bx×L1/D-Ax)计算值0.220.1400实际向右位移（mm)0.20.0000后垂直(Y2=By×（L1+L2)/D-Ay)实际加减垫片高度（mm）-1.00后水平计算值1.120.4900计算值实际加减垫片高度（mm)计算值校正量1-0.36校正量2-0.03校正量3校正量4

-0.40-0.93-0.080.000.006 0.000.00

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2. 在电机的前端盖的上下左右位置分别按顺时针标出：上为0°、右为90°、下为180°、左为270°，在联轴器上也分别标出4根直线与其对应的标志。

3. 把联轴器的外径（D）、联轴器端面至电机前底座的距离（L1）、电机前后底座之间的距离（L2）等三个数据记录下来。

4. 以水泵端联轴器为基准，把一只磁性表座牢固地吸附在水泵端联轴器上，把百分表垂直对准在电机端的联轴器外圆上，此时记录下百分表的读数，作为0°时的读数a1，两半部的联轴器一起按顺时针方向转动（同时转动的目的是消除联轴器加工造成的误差），分别记录下旋转90°、180°、270°的读数，记录为： a2、a3、a4，那么在径向上水平分量的偏差为：Ax =（a2-a4）/2；垂直分量的偏差为：Ay=（a1-a3）/2, 于是就可以计算出径向偏差（即不同轴度）：径向偏差等于水平分量的偏差与垂直分量的偏差的平方和的算术平方根，即=

Ax2Ay2，这样径向偏差就测量好了。

5. 测量轴向偏差时，为了消除因为电机的轴向窜动引起的误差，需用两套百分表按对角方向分别垂直对准联轴器的端面上，按顺时针方向转动联轴器，分别把两只百分表在0°、90°、180°、270°的读数记录下来，表1记录为：b11、b12、b13、b14，表2记录为：b21、b22、b23、b24，那么在其垂直分量的偏差为：By=（b11+b21-b13-b23）/2,水平分量的偏差为：Bx=（b12+b22-b14-b24）/2，端面不平行度，=

Bx2By2×1000÷D。

七. 校正量的计算

校正需计算4个值；电机前底座的垂直调整量（Y1）和水平调整量(X1)、电机后底座的垂直调整量Y2和水平调整量（X2）。

1. X1=Bx×L1÷D-Ax

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2. X2=Bx×（L1+L2)÷D-Ax

3. Y1=By×L1÷D-Ay

4. Y2=By×（L1+L2)÷D-Ay

注意：所有公式的计算均为带符号计算：垂直方向算出来的结果是负数，表示在电机是向下调整，即是取出电机底脚的垫片；水平方向算出来的结果是负值，表示电机是向左调整（从电机的输出轴方向看电机）。计算出来的数值为正数则调整方向反之。

八. 校正步骤及同轴度的允许偏差

1） 松开电机的底脚安装螺栓。

2） 测量一下联轴器的间距，如间距偏差大于标准间距的3mm以上先将电机沿轴向方向调

整到允许的偏差范围内。

3） 同轴度校正顺序是先调垂直后调水平，根据计算出来的调整量Y1和Y2，先调整好垂直

方向，然后紧固电机的底脚安装螺栓，测量垂直方向的径向偏差和轴向偏差，如偏差达不到要求，按这次测量出的数值重新计算调整量，再调整一次，待垂直的偏差调整到允许范围内后，同时把水平方向的径向偏差和轴向偏差也测量一下并记录下来，

4） 根据垂直方向调整好时记录下来的水平方向的偏差重新计算出水平方向的调整量X1和

X2，在电机的前后底座上各安放一只方向的百分表，用于测量电机前后底脚移动的校正量，记录下百分表的数值，松开电机的底脚安装螺栓。按水平方向的调整量 X1和X2调整电机前后底脚偏移量，偏移量查看两只百分表，然后紧固电机的底脚安装螺栓，再测量出径向偏差和轴向偏差。

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5） 径向偏差（不同轴度）≤0.10mm，其垂直和水平的偏差≤0.08mm；轴向偏差（端面不

平行度）≤0.8mm/m，

注意：同轴度中的径向垂直偏差须调整为负偏差，就是电机侧的联轴器中心点要低于水泵侧联轴器的中心点，因为电机运行时温度上升使得电机主轴会抬高。

结论：状元水厂采用了上述的同轴度测量和校正方法后，提高了机泵维护工作效率，更重要的是可以较准确地测量和校正水泵机组的同轴度，保障机泵正常运行，该测量和校正方法在状元水厂实际运用了近两年多时间，取得了良好的效果。

参考资料：中国城镇供水协会编《供水设备维修钳工》

2011年3月

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