Phương pháp căn chỉnh đồng trục máy

Căn chỉnh đồng tâm trục là khâu quan trọng trong lắp máy công nghiệp, giúp thiết bị hoạt động êm tăng độ bền và tuổi thọ.Tài liệu hướng dẫn phương pháp căn chỉnh đồng tâm trục máy, bằng hai phương pháp rim face và Reverse, có kèm theo quy trình căn tâm bằng cách sử dụng thiết bị chuyên dụng của SKF MTE2.

I Mục đích ý nghĩa của căn chỉnh đồng tâm

1.1 Căn tâm là gì

Trong các loại truyền chuyển động quay, kiểu truyền ngẫu lực được ứngdụng rộng rãi cho các thiết bị làm việc đồng tốc – truyền động moomen xoắn quabán nối trục Căn tâm là công việc điều chỉnh sao cho đường tâm trục của máy chủđộng và máy bị động nằm trùng trên đường tâm dự kiến

Thực tế việc điều chỉnh tâm trục về trùng tuyệt đối với đường chuẩn là không

dễ thực hiện vì vậy thực tế căn tâm là đưa các đường tâm trục máy về độ sai lệc sovới đường chuẩn trong phạm vi cho phép

Tiêu chuẩn về sai số căn tâm đối với từng thiết bị thông thường phụ thộc vàocác yếu tố như tốc độ quay, tải trọng, kiểu khớp nối, kiểu gối đỡ… những giá trịnày đã được nhà sản xuất tính toán phù hợp với từng thiết bị Trường hợp không cóthông số từ nhà chế tạo thì căn cứ vào các thông số các bộ phận máy để chọn sai sốcăn tâm cho phép

Trị số căn tâm lý tưởng luôn là sai số nhỏ nhất có thể đạt được

1.2 Mục đích của căn tâm

Mục tiêu của cân tâm là tăng tuổi thọ vận hành của máy móc Để đạt được

mục tiêu này, các bộ phận chi tiết máy có khả năng dẫn tới hư hỏng phải vận hành trong giới hạn thiết kế của nó như là ổ bạc, phớt chắn dầu, khớp nối và trục Cân tâm chính xác sẽ đạt được những kết quả sau:

1- Giảm lực hướng kính và dọc trục để tăng tuổi thọ ổ đỡ và sự ổn định của rôto

2- Tối thiểu lực gây cong trục ở các điểm truyền lực từ vị trí khớp nối tới

ổ đỡ trục phía khớp nối

3- Tối thiểu sự mài mòn của các bộ phận khớp nối

4- Giảm khả năng hư hỏng phớt chèn kín

5- Duy trì khe hở thích hợp của bánh công tác bên trong

6- Loại bỏ khả năng hư trục từ sự mỏi của kim loại

7- Hạ mức rung động trên vỏ máy, buồng ổ đỡ trục và rôto

1.3 Các biểu hiện mất đồng tâm

Trong truyền động ngẫu lực lực hướng kính được truyền từ trục tới trục dạng

mo men xoắn là lực tĩnh, nhưn nếu xảy ra tình trạng mất đồng tâm sẽ xuất hiện các lực có hại không mong muốn là:

- Lực va đập xuất hiện tại khe hở bu lông khớp nối

- Lực uốn xuất hiện trên trục

Biểu hiện rõ rệt nhất của sự mất đồng tâm là sự rung động trên vỏ máy Nhưng thực tế còn có nhiều yếu tố khác có thể gây ra rung động khi máy làm việc như mất cân bằng, độ cứng vững bệ máy, khe hở làm việc gối đỡ trục, chế độ tải

Do vậy đánh giá độ lệch tâm trục khi máy đang chạy không có cảm biến hay thiết

bị phân tích nào có thể đặt bên ngoài vỏ máy để đo xác định chính xác

Những gì mà ta thấy thực tế do ảnh hưởng của những lực này sẽ biểu hiện ranhững tình trạng sau:

- Ổ bạc, phớt, trục hoặc khớp nối hư sớm so với tuổi thọ thiết kế

- Rung động theo phương hướng kính và dọc trục lớn

Chú ý : các thí nghiệm cho thấy các thiết kế khớp nối khác nhau thì biểu hiện rung động khác nhau Điều này xuất hiện khi có tác dộng cơ học xảy ra khi khớp nối quay

- Nhiệt độ thân máy cao nơi gần ổ bạc hay nơi ổ bạc hoặc nhiệt độ dầu bôi trơn cửa ra tăng cao

- Rò rỉ quá mức ở phớt chèn làm kín

- Bulông chân máy bị lỏng

- Bulông khớp nối lỏng hoặc gẫy

- Một vài thiết kế khớp nối mềm bị nóng lên khi chạy trong tình trạng mất

đồng tâm trục Nếu là khớp nối đàn hồi bằng chất dẻo sẽ nhìn thấy bột cao su bao phủ bề mặt

- Số lượng khớp nối hư tăng lên bất thường hoặc mài mòn nhanh chóng

- Trục bị rạn nứt ở ngõng trục (nơi vị trí ổ bạc) hoặc bích của khớp nối

- Lượng lớn mỡ hoặc dầu bôi trơn xuất hiện bên trong vỏ che khớp nối (đối với khớp nối truyền động thủy lực hoặc có chứa dầu bôi trơn)

1.4 Các dạng mất đồng tâm

- Lệch tâm theo hướng kính: Khi đó đường tâm 2 trục máy song song, mặt đầu hai bán khớp song song nhưng đường tâm trục không trùng nhau, có thể lệch theo phương đứng hoặc phương ngang

Hình 3: Lệch tâm dạng tổng hợp

I. Dụng cụ căn tâm

2.1 Thước nhét

- Dụng cụ đo chiều dày khe hở, thước gồm nhiều lá mỏng được chế tạo

chính xác chiều dày, giá trị chiều dày mỗi lá được ghi bằng số trên bề mặt lá thước

- Giá trị của lá thước mỏng nhất là 0.02 mm, tiếp đến các lá 0.03; 0.04; 0.05;

0.06… 0.1; 0.12; 0.15; 0.17; 0.20;…0.25;…0.30:…0.50…1mm

- Khi sử dụng thước nhét người đo chọn lá thước phù hợp đưa vào khe hở

cần đo lá thước lớn nhất hoặc tổng chiều dày lớn nhất các lá thước đưa được vào khe hở được lấy làm giá trị đo được

Hình 4: Thước nhét 2.2 Đồng hồ so

- Là dụng cụ đo chính xác tới 0.01, 0.001mm Đồng hồ so điện tử còn chính xác

Mặt số được chia vạch theo thang µm, kim chỉ thị giá trị đo được

Một đầu đo dịch chuyển trong ống dẫn được liên kết với một cơ cấu bánh răng, thanh răng làm chuyển động quay kim đồng hồ

Ngoài ra còn có một vòng đo phụ chỉ thị giá trị mm

Hình 5 : cấu tạo đồng hồ so

2.4 Máy cân tâm laze

Là thiết bị căn tâm của hãng SKF gồm có 1 bộ phận điều khiển, có màn hình hiển thị số, kết nối với 2 đầu do dùng tia laze được gắn trên trục máy bằng đế từ

Khi sử dụng người đo gắn 2 đầu đo laze lên trục máy và nhập các thông số, khi quay trục độ lệch của hai tia laze sẽ được máy tính toán và hiển thị giá trị sai lệch lên màn hình của bộ điều khiển

Hình 8: Máy căn tâm laze SKF TMEA 2 III Các phương pháp căn tâm

3.1 Các bước cân tâm

Những quy ước chung:

Máy cố định là máy không điều chỉnh, thông thường chọn máy cố định là máy

bị động (thiết bị công tác – bơm, quạt ) chọn đường tâm của máy cố định làm đường tâm chuẩn

Máy di chuyển là máy sẽ điều chỉnh để đạt được độ đồng tâm, thường chọn điềuchỉnh động cơ vì điều chỉnh động cơ dễ dàng hơn

Hướng nhìn của người căn tâm quy ước là nhìn từ phía máy điều chỉnh về phía máy cố định (đuôi động cơ về phía máy bị động)

Các bước cân tâm Có 8 bước cân tâm cơ bản:

1- Chuẩn bị dụng cụ và con người đã qua đào tạo

2- Nắm một số thông tin liên quan về máy sẽ cân tâm

Có cần dụng cụ chuyên dùng để cân tâm không?

Máy có chuyển từ ngừng chạy sang chạy lại không?Nếu có, thì bao lâu? Có phải

cố ý làm trục mất đồng tâm để di chuyển chúng sang đồng tâm khi máy đang chạy không (có thể gặp đối với gối trượt)?

3- Trước khi tiến hành công việc phải chú ý là “an toàn là trên hết” Đặt bảngthông báo “đang sửa máy – Cấm đóng điện” và khóa bảng nút khởi động, Tháo nguồn điện nếu cần

4- Kiểm tra tình trạng máy sơ bộ : độ cong của trục, độ nghiêng của trục, chânkênh (thọt), khớp nối, ổ bạc, bệ máy và đường ống có kéo máy hay không?

5- Đo vị trí trục (đo khoảng lệch tâm) Dung sai lệch tâm có nằm trong giá trị cho phép không?

6- Quyết định sẽ di chuyển theo phương nào(phương ngang hay dọc trục)? Di chuyển bao nhiêu? Sau khi đã di chuyển quay lại bước 5 để kiểm tra

7- Lắp khớp nối và quay thử trục hệ thống máy (nếu có thể) Lắp vỏ che khớp nối

8- Chạy thử máy

3.2 Phương pháp Rim – Face

- Phương pháp này sử dụng 2 mỏ đo (hoặc đồng hồ so) hướng kính (RIM) và hướng trục (FACE) Hai mỏ đo đều được gá cố định phía máy động, một mỏ đo hướng kính, một mỏ đo hướng trục

Phương pháp RIM – FACE phù hợp với việc căn chỉnh máy có khoảng cách hai bán khớp gần nhau, gối đỡ có chặn dịch dọc, khoảng di dọc của máy nhỏ

Có ưu điểm dễ làm đồ gá trong một số trường hợp có thể sử dụng ngay bộ chân đế

từ của đồng hồ so Nhưng trong trường hợp khoảng cách 2 bán khớp lớn khi đó sai

số của mỏ đo a sẽ lớn, kết quả tính toán không chính xác

- Kiểm tra chân kênh động cơ: Để tránh tạo ứng suất gây ra trên môtơ khi xiết bulông chân máy Trước khi thực hiện cần tháo tất cả miếng căn các chân máy và

vệ sinh thật sạch các bề mặt Đặt động cơ vào vị trí và dùng thước nhét để kiểm tra chân kênh của động cơ Nếu các chân máy đồng phẳng khe hở giữa chân máy và mặt phẳng bệ đỡ sẽ không xuất hiện Trường hợp có chân kênh thì giữa mặt phẳng chân đế này và bệ đỡ sẽ có khe hở, giá trị độ dày của lá thước sẽ cho biết độ kênh chân này

- Giá trị cho phép lớn nhất là 0,05 mm Nếu giá trị đo lớn hơn phải điều chỉnh bằngcách thêm miếng căn Ví dụ nếu số đo là 0,15 mm, thì chiều dầy của miếng căn thêm vào chân đó là 0,15 mm

- Sau khi đã khử độ kênh của chân máy ta tiến hành gá mỏ đo để kiểm tra độ lệch.Coi như đường tâm của máy cố định là đường chuẩn, mỏ đo được gá từ phía máy dịch chuyển về phía máy cố định như hình vẽ

Hình 9 : Gá mỏ đo căn tâm

1 Mỏ đo 2 Đồ gá 3 Bắt cố định

Sử dụng thước nhét để đo khe hở giữa mỏ đo và bán khớp máy cố định theo

phương hướng kính, và hướng trục

- Giá trị đo được theo hướng kính – đo khe hở mỏ đo và bề mặt vành ngoài bán khớp- được gọi là giá trị a

- Giá trị đo được theo hướng trục – đo khe hở mỏ đo và bề mặt mặt đầu bán khớp –được gọi là giá trị b

- Các giá trị a, b được đo tại các vị trí :

Vị trí 1 - Đỉnh bán khớp – góc 12 giờ

Vị trí 2 - Phía phải - góc 3 giờ

Vị trí 3 - Phía dưới cùng – góc 6 giờ

Vị trí 4 - Phía trái - góc 9 giờ

Thông thường khi đo tại cá vị trí khác nhau ta quay vần đồng thời cả hai bán khớp

để mỏ đo và bề mặt bán khớp tương ứng luôn là một điểm, mục đích tránh các sai

số hình học của bán khớp ảnh hưởng tới kết quả đo Trong trường hợp chỉ có thể quay vần một trục máy thì cần kiểm tra độ tròn, độ phẳng của bán khớp cố định và

gá mỏ đo phía bán khớp quay vần được

- Biểu diễn các giá trị đo được vào biểu đồ hình tròn như hình vẽ

- Kết quả đo hướng kính (a) ghi phía ngoài đường tròn, đo hướng trục (b) ghi phía trong đường tròn

Hình 10: Biểu diễn các giá trị mỏ đo

- Khi tính toán độ sai lệch tâm theo phương đứng sẽ dùng các kết quả đo được tại

vị trí I và III, theo phương ngang sẽ dùng kết quả đo tại vị trí II và IV

- Khi kiểm tra kết quả đo nếu: a1 + a3 = a2 + a4

b1 +b3 = b2 + b4

Là tay đo đúng

- Các trạng thái lệch tâm sẽ ứng với từng trường hợp cụ thể sau đây:

a Điều chỉnh mất đồng tâm hướng kính (lệch phương)

Khi đó ta có : a1 – a3 ≠ 0

b1 – b3 = 0

hoặc : a2 –a4 ≠ 0

b2 – b4 = 0

Hình 11: Sơ đồ căn tâm hướng kính

Sơ đồ trên biều diễn sự lệch tâm theo hướng kính theo phương đứng

Gọi vị trí chân máy dịch chuyển là A, B như hình 11.

Vì điều chỉnh tâm máy dịch chuyển theo máy cố định nên ta coi đường tâm máy cốđịnh trùng với đường chuẩn- đường thẳng đi qua O O’

Giá trị đo khe hở mỏ tại vị trí I là : a1 = d d2 = c1 c2

Giá trị đo khe hở mỏ tại vị trí III là : a3 = d’ d2’ = c1’ c2’

Từ hình biểu diễn ta có: c c2 = d1 d2 = c’ c2’ = d1’ d2’ (2) => d1 d2 = d1’ d2’ a3 = d’ d1’+ d1’ d2’ (3)

X > 0 điều chỉnh máy sang phải khoảng dịch chuyển tương ứng

X < 0 điều chỉnh máy sang trái khoảng dịch chuyển tương ứng

b Điều chỉnh mất đồng tâm hướng trục ( lệch góc)

Khi đó: a1 – a3 = 0

b1 – b3 ≠ 0

Ya = (a3 – a1)/2 (I)

Hình 12: Sơ đồ căn tâm hướng trục

Hình vẽ trên biểu diễn trạng thái mất đồng tâm do lệch góc trục

Gọi khoảng các từ bán khớp tới chân máy máy dịch chuyển A là L1, tới chân máy

B là L2: L1 = OA1

L2 = OB1

Để điều chỉnh góc lệch trục ta đưa điểm A về A1, B về B1 tương ứng với C về C’.Khoảng điều chỉnh chân máy trước Yb1 = A A1

Khoảng điều chỉnh chân máy sau Yb2 = B B1

Ta có giá trị đo khe hở hướng trục giữa 2 bán khớp tại vị trí I là:

trên hình vẽ lấy c c1 = D (đường kính khớp nối)

Xét hai tam giác c1- c- c’ và tam giác A – O - A1 là hai tam giác đồng dạng

c c

OA cc AA OA

1 1

1 2

X b 2 4 1 1

X b 2 4 2 2

).

=

X > 0 điều chỉnh máy sang phải khoảng dịch chuyển tương ứng

X < 0 điều chỉnh máy sang trái khoảng dịch chuyển tương ứng

c trường hợp mất đồng tâm cả hướng trục và hướng kính

Đây là trường hợp mất đồng tâm tổng quát bao gồm cả 2 dạng mất đồng tâm trên,

Hình 13: Sơ đồ căn tâm dạng tổng quát

khi đó ta dùng các kết quả đo được tại các giá trị đo mỏ -a, và giá trị đó má b để

tính toán và điều chỉnh một lượt.

Công thức tổng quát: Từ công thức (I) và (II) suy ra:

Điều chỉnh phương đứng:

L b b a

2

3 1 1

2

4 2 2

X < 0 điều chỉnh máy sang trái khoảng dịch chuyển tương ứng

Trong đó:

Y - là khoảng cách dịch chuyển phương đứng

X - là khoảng cách dịch chuyển phương ngang

L - khoảng cách từ bán nối tới chân máy cần tính toán

D - đường kính bán nối (đường kính đường mỏ đo hướng kính vẽ lên khi khớp nối quay )

a1, b1, a2, b2, a3, b3, a4, b4 là trị số đo mỏ và má tại các vị trí I – 12h, II – 3h, III – 6h, IV – 9h

Chú ý: Trong trường hợp dùng đồng hồ so thay cho mỏ đo, nên sét đồng hồ ở trị số

0 tại vị trí I – 12h

Đối với đồng hồ so khi đầu đo đồng hồ thụt vào tương ứng với khoảng cách nhỏ đithì trị số đồng hồ hiển thị tăng lên, khi khoảng cách tăng lên đầu đo đồng hồ dài ra thì trị số đồng hồ hiển thị giảm đi Do vậy đối với mỗi cách gá đồng hồ phải xem xét để trọn giá trị đo là a hay –a, b hay –b

Ví dụ: cách gá đồng hồ 1

Hình 14: Gá đồng hồ so Rim Face mặt đầu bích nối

Đối với cách gá đồng hồ như trên hình 14 khi khoảng các má tăng lên thi trị số đồng hồ B giảm như vậy khi tính toán với công thức I và II sẽ lấy (a1-a3) và (b3 – b1)

Cách gá 2

Hình 15: Gá đồng hồ so Rim Face mặt sau bích nối

Đối với cách gá đồng hồ như trên hình 15 khi khoảng cách má tăng lên trị số đồng

hồ B sẽ tăng do vật khi tính toán sẽ lấy (a1 – a3) và (b1 – b3)

Để tránh nhầm lẫn khi tính toán ta có thể lấy tri tuyệt đối các hiệu số | a1- a3|, | a2 – a4|, | b1 – b3|, | b2 – b4| Khi đó phép tính sẽ luôn cho giá trị dương là khoản dịch chuyển máy Để quyết định hướng dịch chuyển cần suy luận xem xét xem động cơ đang cao hay đang thấp, đang lệch phải hay trái khoảng cách hai đầu bán khớp đang mở trên hay mở dưới, mở phải hay mở trái Căn cứ vào kết quả đo, cách gá mỏ đo, dụng cụ đo để đưa ra quyết định này

Phương pháp ứng dụng đối với thiết bị có khoảng cách hai bán nối trục xa nhau, thiết bị có khoảng cách dịch chuyển dọc trục lớn vì khi trục máy dich dọc giá trị đohướng trục se thay đổi

Khi dùng phương pháp này phải quay được cả hai trục máy

Hình 16: Gá đồng hồ so kiểu Reverse

Đối với phương pháp cân tâm Reverse cần nhớ các điểm sau đây

- Gọi bích khớp nối của máy cố định là A và máy dịch chuyển là B

- Xem đường đồng tâm của máy cố định là đường chuẩn

- Đồng hồ so đọc trên bích A sẽ gắn trên trục B và ngược lại

- Cả hai bích quay cùng lúc để lấy số đo

- Đọc số đo theo phương đứng: Đặt giá trị 0 của đồng hồ tại vị trí đỉnh của bích

và đọc tại vị trí dưới cùng sau khi quay 180o

- Đọc số đo theo phương ngang: Đặt giá trị 0 của đồng hồ tại vị trí 9giờ (phía người tiến hành cân tâm) và đọc số đo tại phía đối xứng

- Để vẽ được biểu đồ, cần ghi lại đầy đủ các thông số kích thước AB, F1, F2 và số

đo yêu cầu như hình vẽ

Quy ước:

Khoảng cách AB - khoảng cách từ điểm đo trên hai bích nối A, B

F1: khoảng cách từ A tới tâm chân trước của môtơ

F2: khoảng cách từ A tới tâm chân sau của môtơ

Đường chuẩn C C’

Giá trị đo trên bích A dương( > 0) ghi trên CC’, âm (<0) ghi dưới CC’

Giá trị đo trên bích B dương (>0) ghi dưới CC’, âm (<0) ghi trên CC’

Dung sai sai lệch theo phương ngang và đứng là 0,05 mm

Hình 17: Các khoảng cách tính toán Reverse

CÁC BƯỚC THỰC HIỆN

- Bước 1, Theo phương ngang:

Đặt giá trị 0 ở phía người cân tâm và quay hai trục cùng lúc 180o và ghi lại số đo Chia nửa giá trị đo được và vẽ biểu diễn trên biểu đồ Xem hình biểu đồ ở dưới

Di chuyển môtơ một khoảng yêu cầu, sau đó xiết chặt lại và kiểm tra lại

Nếu giá trị đo nằm trong dung sai cho phép thì tiếp tục tiến hành bước 2 Không đạt làm lại bước 1

- Bước 2, Theo phương đứng Bước 2: Đặt 0 cho đồng hồ so ở vị trí đỉnh của bích nối

Quay hai trục cùng lúc 180o và ghi lại số đo

Chia đôi giá trị đo và vẽ biểu diễn trên biểu đồ để xác định lượng miếng căn cần thiết thêm vào hay bớt ra

Xiết lại bulông và kiểm tra xem giá trị sai lệch đã đạt hay chưa Tiếp tục làm lại bước 2 nếu chưa đạt

Cách thực hiện cụ thể theo ví dụ minh họa sau đây:

Cho thiết bị có khoảng cách 2 bán khớp là AB = 350

Khoảng cách chân trước tới A là F1 = 900

Khoảng cách chân sau tới A là F2 = 1800

Giá trị đo trên bích A theo phương ngang là ( + 0.24)

Giá trị đo trên bích B theo phương ngang là (– 0.18)