百分表對中方法簡述

1　旋轉(zhuǎn)機械對中的意義和測量方法

旋轉(zhuǎn)機械對中就是把要連接的兩臺或多臺設(shè)備的主軸位置，調(diào)整到能保證設(shè)備軸系在正常運行工況下，兩軸軸線處于同軸狀態(tài)的工藝過程。

對中偏差是旋轉(zhuǎn)機械Z常見的問題之一。

根據(jù)相關(guān)工業(yè)統(tǒng)計表明，超過50%的設(shè)備損壞可以歸結(jié)到對中偏差和對中錯誤。因過大對中偏差引起上述的主軸密封、軸承、聯(lián)軸器以及主軸損壞后的更換費用、額外能耗費用和停產(chǎn)損失對任何單位和企業(yè)、甚至公共環(huán)境都是不可忽視的。

對中偏差通常分同心度偏差、角向度偏差以及它們的組合偏差。為了便于工程測量和設(shè)備調(diào)整，對中組合偏差一般分解成垂直和水平兩個方向上的同心度偏差和角向度偏差兩個分量，即水平同心度偏差、垂直同心度偏差、水平角向度偏差及垂直角向度偏差。

對中方法以及對中質(zhì)量是和科技發(fā)展緊密相關(guān)的。先后有直尺塞尺對中法、百分表對中法、激光對中等方法?？傮w上講，任何一種對中方法均可達到足夠的精度，可以達到0.001～0.01mm，主要取決于儀器精密度和對中操作人員的技能水平。

現(xiàn)在，普遍采用的對中方法有百分表對中法和激光對中儀法。

激光對中儀完全是基于百分表對中的理論，結(jié)合采用先進精確的光學、電子技術(shù)，把百分表對中法中容易出現(xiàn)的各種誤差因素降到Z低限度，大大消除了百分表對中法的測量器具產(chǎn)生的誤差。同時自動完成大量的計算工作，使對中操作簡單、既快又準，但該類設(shè)備價格昂貴，以及電子儀控元件一些固有的誤差，一定程度上限制了它的推廣。

百分表通過表桿與測量表面接觸，通過傳動齒輪放大表桿的相對移動，來測量兩軸間的細小空間位置變動,從而測量出其對中狀態(tài)。

百分表對中法目前常用的有徑向軸向法和雙徑向法兩種。

徑向軸向法就是分別用一塊表測量同心度偏差，而另一塊（為了消除軸竄對角向度的影響，常常采用在直徑方向上均布兩塊）百分表則測量角向度偏差，這是Z常用的一種方法。

雙徑向法就是用兩塊百分表分別測量在對方軸的測量點處同心度偏差，通過兩組數(shù)據(jù)可以計算出軸系的同心度和角向度偏差。

不管是徑向軸向法還是雙徑向法以及它們的演變對中法，如長聯(lián)軸器的雙徑向法和雙軸向法，它們的幾何原理都是相同的，測量結(jié)果也應是完全一致的。它們在實際應用中各有優(yōu)劣，根據(jù)實際情況適當選取可以取得很好的測量結(jié)果。

2　百分表對中法的主要誤差因素及其控制方法

百分表在旋轉(zhuǎn)機械的對中操作中，發(fā)揮著重要的作用，但存在較多的誤差因素，需要加以分析并控制。

常見的誤差因素及解決辦法有以下10個方面：

（1）百分表針起始測點設(shè)置不當和量程選取不當

百分表針起始測點設(shè)置不當和量程選取不當可能導致探針在轉(zhuǎn)動過程中懸空或卡死，即百分表出現(xiàn)沖程上下死點，導致測量結(jié)果不真實、不準確。

具體的解決辦法是盡量選取較大量程的百分表（特別是在初對中時），一般選取量程為3～10mm,并把起始測點（0點）設(shè)置在量程中點位置附近。

采取多次測量，要求數(shù)據(jù)具有總體上的可重復性，選取Z穩(wěn)定的一組數(shù)據(jù)。

在百分表對中讀數(shù)，還有一個重要的測量數(shù)據(jù)有效性判定法則。即垂直方向（0°和180°）的數(shù)據(jù)之和等于水平方向（90°和270°）的數(shù)據(jù)之和。

在實際施工中，如果兩者之間的差值大于0.02mm，即可判斷測量表架固定不牢或下列將要分析的其它原因,并采取措施加以消除。

本數(shù)據(jù)有效性法則均適用于同心度和角向度偏差讀數(shù)正確性的判定。

（2）百分表卡滯或強磁場影響

百分表表針、表桿卡滯以及強磁場影響將導致讀數(shù)不準確。主要通過定期標定和檢查百分表的表針運轉(zhuǎn)靈活性和遠離強磁場來避免此類誤差。數(shù)據(jù)有效性法則適用于檢查該類誤差。

（3）數(shù)據(jù)、符號記錄錯誤

由于人為視角、判斷能力不同或者錯誤讀數(shù)，可能導致讀取的數(shù)值偏離實際顯示數(shù)值，這樣自然會產(chǎn)生偏差。

由于百分表指針在測量過程中的左右偏轉(zhuǎn)代表了表桿的正負運動方向，向左偏轉(zhuǎn)表示表桿為正位移,反之則代表負位移,所以在整個測量過程中應仔細連續(xù)觀察百分表指針的轉(zhuǎn)向并正確讀取原始數(shù)據(jù)。一旦方向判斷錯誤，將導致后續(xù)的調(diào)整值產(chǎn)生大的偏差，無法完成對中。

除了上述正確讀數(shù)方法外，還可以通過上述的數(shù)據(jù)有效性法則來判斷是否出現(xiàn)記錄符號錯誤。假設(shè)用百分表在0°、90°、180°、270°處測量理論數(shù)值為0、17、22、5，而實際測得的記錄數(shù)據(jù)分別為0、11、22、5，可發(fā)現(xiàn)11+5=16≠0+22，可以判定其中有讀數(shù)錯誤存在，（把17讀成了11）；再假設(shè)把270°的5讀取為-5，則17+（-5）≠0+22（正確表達應為17+5=0+22）可以判定數(shù)據(jù)有誤，為無效數(shù)據(jù)。通過分析可以判定上述種情況可能是讀數(shù)的記錄錯誤，而后?則是正負號判斷錯誤，如果不及時準確發(fā)現(xiàn)，將導致調(diào)整量的計算錯誤和反復調(diào)整不到位的情況。

若不正確判定數(shù)據(jù)，通過計算或作圖法得出的調(diào)整數(shù)據(jù)也會遠遠偏離期望結(jié)果，無法正確對中。這從另一方面表明了對中數(shù)據(jù)有效性判定的必要性。

（4）軸承徑向跳動以及過大的軸承余隙

本誤差在測量數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出不符合數(shù)據(jù)有效性原則，且不能通過改善表架結(jié)構(gòu)來消除。從消除它們對對中測量影響角度來講，可以首先通過測量軸承跳動或在每個測點都把主軸朝同一方向徑向推動，使其緊靠軸承座來消除影響。

（5）測量表面不規(guī)則或偏心

本誤差也將導致讀數(shù)不符合數(shù)據(jù)有效性判定原則,通常的消除方法是保證兩軸同步轉(zhuǎn)動，保證測點位置基本固定，即可消除它們對對中數(shù)據(jù)的影響。在工程施工中，該項誤差得到了充分的認識和重視。但應注意有些特殊設(shè)備，在安裝期間或設(shè)備停機檢修期間不能盤軸，這種情況應區(qū)別對待，應測量表面的不規(guī)則度或偏心度對測量值的影響，并采取適當方法加以修正或消除。

（6）軸竄

軸竄往往是對中測量中的麻煩制造者,它會嚴重影響軸系角向度偏差的數(shù)據(jù)測量。通常是采取規(guī)避方法來消除偏差。在常用的兩種百分表對中方法中，徑向軸向法是用兩塊對稱安裝的百分表來測角向度偏差，可以抵消軸竄影響；用雙徑向法則不受軸竄影響。所以這也是通常雙徑向法比徑向軸向法更精確的主要原因。

（7）對中時軸系轉(zhuǎn)動角度不準確

理論上，在任意3個角度上測量，即可計算出軸系的對中偏差，但為了簡化計算，在實際的對中測量過程中，一般要求在主軸或輪轂上4個均布的測點0°、90°、180°和360°共4個位置上測量讀數(shù)，但往往不能在該4個角度上準確定位，測點可能偏離理論位置，若偏離5°～10°，導致的百分表讀數(shù)相對誤差可達到10%～15%。

避免轉(zhuǎn)動角度不均勻造成測量讀數(shù)偏差的主要方法有：在4個均布的測點用水平儀測量，或事先測量好并作出標記，并且在轉(zhuǎn)動過程中盡量慢，確保每次能夠準確地停在所需的位置。

以上7種情況下的偏差都可以通過數(shù)據(jù)有效性法則來判斷。

（8）百分表測桿與被測表面不垂直

由于表架結(jié)構(gòu)的限制以及操作者的認識問題，在實際測量過程中，因表架結(jié)構(gòu)原因,表桿與被測表面可能經(jīng)常出現(xiàn)不垂直現(xiàn)象。如果表桿傾斜度在15°以內(nèi)，讀數(shù)誤差一般在5%以內(nèi)，可以忽略，而當傾斜度在15°～30°，則會出現(xiàn)5%～15%的誤差，將嚴重影響測量精度。

測桿與被測表面不垂直導致讀數(shù)均大于實際值，在實際施工中，測桿與被測表面不垂直是很常見的問題。

（9）表架的撓度偏差

因為百分表對中法的表架懸垂結(jié)構(gòu)，支撐百分表的表架及其加長桿和百分表的重力，使表架產(chǎn)生彈性變形，將發(fā)生向下彎曲，稱為表架撓度。通常在臥式旋轉(zhuǎn)機械的對中測量時，表架在轉(zhuǎn)動過程中，由于表桿滑動方向隨轉(zhuǎn)動方向而變化，不完全與重力方向一致。不同位置上的撓度對百分表讀數(shù)的影響是變化的，所以，在后續(xù)的數(shù)據(jù)處理中，如果不加以消除，將嚴重影響測量值的準確性。相對于旋轉(zhuǎn)機械的對中公差，有時撓度會是實際對中偏差的幾倍到十幾倍。

因此，在采用百分表對中的過程中，安裝百分表表架和加長桿應注意減少甚至消除表架撓度的影響。由于百分表固定處在水平和垂直方向上都存在撓度，其結(jié)果對通常的同心度和角向度偏差測量數(shù)值均有影響。

按照待測設(shè)備上的相同或相近的參數(shù)狀態(tài)把表架安裝固定在一根具有足夠剛度且表架固定處和測點處應盡量平滑的水平圓管（圓棒）上，該圓管（圓棒）作為芯軸基準，主要應保證參數(shù)（l和a以及百分表的尺寸、質(zhì)量等）完全相同，并且應牢固固定或保證固定松緊程度一致。分別把表針在徑向上與圓管的環(huán)面接觸來測量徑向撓度，把表針在軸向上與圓管的特定設(shè)置的與圓管軸線垂直的端面接觸來測量軸向撓度。把百分表在頂部0°時調(diào)零，然后把整個裝置慢慢轉(zhuǎn)動180°到底部，讀出百分表讀數(shù)，該數(shù)值的一半即為表架垂直撓度。

在實際操作中，如果不考慮這種誤差，測量數(shù)據(jù)與真實值的偏差很大，以此數(shù)據(jù)來確定的支腿在垂直方向的調(diào)整量也是無用的，將遠遠偏離于真實值。由于同心度的撓度一般在0.10～1.00mm之間，特別在精對中階段，該誤差將占有百分表的主要量程，可能導致測量超程。

另一方面，可以采取下列措施來減小表架撓度誤差的數(shù)值大?。罕M量縮短固定點到測點的距離，從而縮短表架的跨距；優(yōu)化選用正確的表架截面大小和材料，增強抗彎能力；盡量選用小巧的百分表；正確牢固地固定表架。

(10)百分表測量法的理論誤差

由于百分表測量法通常采用如國標GB50231-1998的附錄15的公式來計算實際偏差，通過分析可以知道,該公式是基于角向度偏差和同心度偏差均很小且單獨存在情況下的近似計算，但在實際工程實踐中,特別在初對中時,偏差可能比較大,且往往是以綜合偏差方式存在,及同時存在角向度偏差和同心度偏差,在這種情況下,角向度偏差的存在會不同程度地影響同心度偏差的測量。當考慮角向度對同心度的影響后，對中偏差的百分表測量理論分??的非常復雜，有很多相關(guān)文章均對對中的理論分析進行過詳細描述，一般至少需要4～5個參量才能準確表達，并且包括超越方程的求解，這在實際測量過程中是很難處理的。在實際工程中的百分表對中法，不可能做到多未知參量的測量和處理，即使在激光對中儀中有先進的微處理器，在實際的算法也多是以簡化的對中算法為理論基礎(chǔ)的。

對此處理的總體解決辦法有兩個方面。

(1)在初對中階段，即角向偏差和同心度偏差均比較大時（比如角向偏差在1/100～1/1000之間，同心度偏差在0.2～2mm之間），按照簡化的測量方法以及相應的調(diào)整值和理論值真實值是有偏差的，并且偏差率還可能比較大，但是該誤差的變化趨勢是收斂的，也就是說，隨著調(diào)整次數(shù)的增多，誤差會越來越小，到角向偏差接近1/1000時，基本可以忽略角向偏差對同心度測量的影響，達到很高的精度。一般通過2～4次調(diào)整即可達到比較精確的狀態(tài)。所以在實際施工中，不要希望一次就能精確測量準確和調(diào)整到位。

(2)由于角向度直接影響同心度測量精度，所以建議先調(diào)整角向度再調(diào)整同心度。

3　百分表測量法的表架撓度偏差本身無法完全消除，但可以通過上述加大表架剛度來減少,以及通過計算或?qū)崪y等方法基本消除撓度對對中測量數(shù)據(jù)的影響。

雖然百分表的精度為0.01mm，但通常的測量誤差可能在0.1～1.0mm之間，是同心度公差0.02～0.10mm的5～10倍，如果不注意消除上述主要的誤差因素的影響，實際的測量結(jié)果將嚴重偏離真實值，出現(xiàn)巨大偏差。根據(jù)某知名的旋轉(zhuǎn)機械技術(shù)組織調(diào)查結(jié)果表明，軸系對中狀態(tài)真正達到了其公差要求的比例不到7%，這足以說明正確的軸系對中的重要性。

（來源：網(wǎng)絡(luò)）