电机轴不对中分析和解决办法

一、 不对中的类型与分析

不对中主要分为三种类型，实际情况下经常是多种类型同时存在，称为综合不对中。

1. 平行不对中（Offset Misalignment）

• 特征：两轴的中心线平行但不在同一直线上，存在径向偏移。

• 分析：会导致联轴器或轴承承受额外的径向力，引起2倍转频（2X）的剧烈振动。电机和被驱动设备在周向上振动相位差约为180°。

2. 角向不对中（Angular Misalignment）

• 特征：两轴的中心线相交于联轴器中心，但形成一定的角度。

• 分析：会导致联轴器或轴承承受额外的轴向力，引起1倍转频（1X）的振动，并且轴向振动通常远大于径向振动。电机和被驱动设备在轴向上振动相位差约为180°。

3. 综合不对中（Combined Misalignment）

• 特征：同时存在平行偏差和角度偏差。这是现场最常见的情况。

• 分析：振动特征复杂，通常同时包含1倍频和2倍频的高振动，径向和轴向振动都很大。

二、 不对中的危害

不对中如果不及时处理，会引发一系列连锁反应，造成严重损害：

• 轴承损坏：额外的径向力和轴向力会加速电机和被驱动设备（如水泵、风机）轴承的磨损和失效，这是最常见的后果。

• 轴弯曲或断裂：长期在交变应力下工作，可能导致转轴疲劳弯曲甚至断裂。

• 联轴器损坏：弹性元件（如梅花垫、膜片）磨损加快，刚性联轴器可能直接断裂。

• 密封件泄漏：由于轴的不正常运动，油封等密封件会很快磨损导致泄漏。

• 振动和噪音增大：影响设备正常运行，恶化工作环境。

• 能耗增加：由于额外的摩擦和阻力，电机需要消耗更多电能。

三、 检测与诊断方法

1. 振动分析（最有效、最常用的 predictive maintenance 手段）

• 平行不对中：电机与被驱动设备在径向的振动相位差接近180°。

• 角向不对中：电机与被驱动设备在轴向的振动相位差接近180°。

• 径向振动大，且2倍转频（2X）成分突出。

• 轴向振动大，且以1倍转频（1X）为主。这是诊断不对中的关键指标——如果轴向1X振动高，几乎可以确定存在不对中问题。

• 可能伴有高次谐波（如3X, 4X）。

• 频谱特征：

• 相位分析：

2. 温度监测

• 不对中会导致轴承、联轴器部位摩擦增大，温度异常升高，可用红外热像仪辅助检测。

3. 直接测量法（对中工具）

• 优点：精度高、操作简便、不受轴转动影响、能直接显示地脚需要调整的垫片厚度和方向，效率极高。

• 强烈推荐：对于重要设备或频繁需要进行对中的场合，投资一台激光对中仪是非常值得的。

• 百分表法：使用两个百分表（一个测径向，一个测轴向）和三表法（消除轴窜动影响）进行精确测量。这是传统且可靠的方法，但对操作人员技术要求高。

• 激光对中仪（现代主流方法）：

四、 解决办法与校正步骤

核心原则：先调整角向偏差，再调整平行偏差。

1. 准备工作

• 停机并确保设备断电挂牌（LOTO）。

• 清洁设备底座和地脚螺栓，清除油污和锈迹。

• 检查并确保底座基础平整，地脚螺栓完好。

• 使用塞尺检查底座是否存在间隙（软脚）。

2. 纠正“软脚”（必须先完成这一步！）

• 概念：设备地脚与基础接触不良，某个地脚悬空或受力不均。不先消除软脚，对中永远调不好。

• 检查方法：拧紧所有地脚螺栓后，用塞尺检查每个地脚底部是否有间隙。如有间隙，需加工垫片垫实，确保所有地脚都稳固接触基础。

3. 粗调（使用直尺和塞尺）

• 用直尺靠在两半联轴器的外圆上，检查径向偏差。

• 用塞尺测量两联轴器端面之间的间隙，检查上下、左右的间隙是否一致，以判断角向偏差。

• 此方法精度低，仅用于初步校正。

4. 精调（使用百分表或激光对中仪）

• a. 安装百分表架，径向表测外圆跳动，轴向表测端面跳动。

• b. 同样旋转轴360°，记录各点数据。

• c. 通过公式计算或图表法确定需要加减垫片的厚度。

• 前脚垫片厚度 = （端面差值 / 联轴器直径） * 前脚到测点距离 + 径向差值 / 2

• 后脚垫片厚度 = （端面差值 / 联轴器直径） * （前脚到测点距离 + 前后脚间距） + 径向差值 / 2

• a. 将激光发射器和探测器单元分别安装在电机轴和被驱动设备轴上。

• b. 旋转轴至3点、6点、9点、12点钟位置（至少旋转360°记录两组数据）。

• c. 仪器会自动计算当前的不对中情况。

• d. 根据仪器屏幕指示，在电机前脚或后脚加减垫片（调整高低），并左右敲打电机（调整左右），直到对中数据进入合格范围。

• 激光对中仪步骤：

• 百分表法步骤：

5. 最终检查

• 拧紧所有地脚螺栓，再次旋转轴并记录最终对中数据，确保其在允许公差范围内。

• 单次冷态对中完成后，最好能进行热态复检（设备运行至工作温度后停机立即测量），以获得最精确的结果。