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激光對中儀的工作原理概述

時間:2022/11/8閱讀:3201
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設備對中的必要性,設備的對中是指用儀器或其它檢測工具對兩個 相連設備安裝時的相對位置精度進行檢測和調整, 以保證其轉軸位于同一條直線上。如果設備對中不 良,會造成軸承過早損壞、聯軸節摩擦增大、轉軸發 生往復移動等問題,從而降低設備的能源使用效率, 提高設備運行成本,大大縮短設備的使用壽命。此 外,對中不良會對轉軸密封性產生嚴重影響,而更換 密封件的費用有時可達到購買設備價格的 20%。


激光對中儀的工作原理 激光對中儀是國外開發的一種先進、高效的設 備對中儀器,具有精度高、效率高、易于操作等優點。 近年來國內不少廠家(如煉油廠、自來水廠等)都已 采用激光對中儀對機械設備進行安裝和檢修。 激 光 具 有 ji佳 的 方 向 性 和 單 色 性。 方向性是指激光的光束發散角極小,基本沿直線傳 27 工 具 技 術播,到達接收器時能量損失很小;單色性是指激光波 長單一,易被接收器識別,不易受外界光干擾。激光 對中儀正是應用了激光的這兩大特點。激光對中儀 通常采用波長 635 ~ 670nm 的半導體紅色激光。 

image.png

上圖為 一 對 需 要 對 中 的 設 備 示 意 圖。在 A 軸 和 B 軸上 分 別 安 裝 能 同 時 發 送 和 接 收 激 光 束 的 測 量器,并通過信號線與儀器主機相聯。 上激光束分別從裝在 A、B 軸上的兩只測量器發 出,并被對方所接收。當光束落在接收器的光電點 陣 CCD 采集 面 上 時,便 形 成 一 個 很 小 的 照 射 區 域; 儀器主機經過計算,確定出該照射區域的能量中心 點。隨著軸的轉動,各自光束的能量中心點也分別 在對方接 收 器 的 CCD 采 集 面 上 移 動。儀 器 根 據 位 移量即可計算出被測設備的軸偏差和角偏差。 激光對中儀是通過分別測量兩個正交平面內實 際偏差的分量、并分別糾正其分量偏差來調整對中 設備的?,F將 激 光 對 中 儀 的 工 作 過 程 簡 化,


image.png

如上圖所示,并研究其中一個平面內的偏差分量。 A B 分別為兩個被測軸的軸心線,S 為 測得的兩只測量器間的距離,δ 為 兩 軸 聯 接 端 面 處 的軸偏差(通常位于兩測量器間的中點),α 為 兩 軸 間的角偏差。兩軸經過 180o的翻轉,軸上的 測 量 器 便從兩軸的上半部分別移至下半部,此時,激光束分 別在對方接收器的 CCD 采集面上發生位移,設位移 的徑向分量分別為 ΔA ΔB,可知角偏差與徑向位 移分量的關系為 tanα=ΔA +ΔB/ 2

1假設 B 軸作平移,使兩軸在中點處重合,則 ΔA ΔB 將分別變為 ΔA - 2δ ΔB + 2δcosα。根據對 稱原理,可知軸偏差與徑向位移分量的關系為 ΔA - 2δ=ΔB + 2δcosα 

2從以上分析可知,激光對中儀的測量值僅與對 方接收器 CCD 采 集 面 上 光 束 能 量 中 心 位 移 的 徑 向 分量有關。由式(1)可知,角偏差的任何微小變化均 可從 ΔA +ΔB 的變化中檢測出來,而使用千分表是 無法做到這一點的;式(2)則表明,當角偏差很小時, cosα= 1,δ=ΔA -ΔB/ 4,測量的精確性相當高。 值得一提的是,大多數激光對中儀除了能精確 地測出軸偏差和角偏差外,將設備地腳墊平點與測 量器的距離 輸 入 儀 器(見 圖),還 能 計 算 出 設 備 各 個地腳的墊平值及平移值,大大方便了設備的調整。 




結語 

根據以上原理分析和實際應用情況可知,與千 分表對中法相比,使用激光對中儀具有以下優點: 

1.激光對中基準為“絕對直線",消除了千分表 對中時千分表支架及測頭撓曲變形對測量精度的影 響。 

2.為保證測量數據的連續性,千分表對中時必 須持續進行讀數;而激光對中時只需測量三個數據, 大大減輕了對中工作強度。

3.千分表對中時設備每調整一次,就必須盤車 重測一次,需多次反復測量才能完成設備調整;而激 光對中法只需測量一次,設備調整時可進行實時數 據顯示,直至將設備調整到理想狀態。 

4.千分表對中法在很大程度上依賴機修人員 的操作經驗和分析能力;而激光對中儀操作簡便,自 動化程度高,不再需要“專業級"機修人員。

5.激 光 對 中 儀 的 檢 測 精 度 一 般 可 達 到 0 . 001mm,與千分表對中法相比,精度和可靠性均大幅 度提高。根據大量用戶的使用經驗,激光對中儀的 工作效率可比傳統對中方法提高近十倍。 


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