风力发电机主轴同轴度的测量
跟踪法在风电主轴轴承测量中的应用
跟踪法在风电主轴轴承测量中的应用摘要:风力发电作为可再生清洁能源的重要组成部分，正越来越受到广泛的重视。
近年来，我国风电整机产能得到了快速提升，但关键零部件技术仍处于起步阶段。
其中，作为关键转动部件的风电主轴轴承的制造和精密测量技术，不但在国内仍处于空白，在国际上也鲜有成熟的技术应用案例。
一般滚动轴承的精密测量，采用旋转工件的方法进行。
但由于风电主轴轴承外径尺寸达1000MM左右，转动工件很容易影响整体测量精度。
本文针对风电主轴轴承的性能特点和设计要求，应用跟踪法对风电主轴轴承进行全位置测量。
结果证明，本文采用的跟踪测量法和装置能够有效地测量主轴轴承的相关尺寸，具有较强的创新和使用性，并填补了国内空白，在国际上处于相对领先地位。
关键词：跟踪法主轴轴承测量1、风电产业发展概况随着人类社会与经济的不断发展，环境问题越来越被关注。
2009年哥本哈根全球气候大会上，中国政府向全世界郑重承诺：到2020年，单位GDP碳排放量在2005年基础上降低45%左右。
为了达到降低排放的目标，我国正依靠政府和社会全部力量，大力发展包括风力发电在内的清洁可再生能源。
在这样的背景下，我国风力发电产业得到了爆发式增长。
根据权威部门统计，2009年我国（不含台湾省）新增风电装机10129台，容量1380万千瓦，年同比增长124%，为世界第一；累计风电装机21581台，容量2581万千瓦，年同比增长114%，为世界第二。
根据国家发改委《新能源产业发展规划》草案，到2020年，我国风电装机容量将达到1.5亿千瓦。
在整个风电产业链中，风电场的开发利用主要由国电、华能等五大电力巨头掌控，而风机的制造以华锐、金风、东汽和上海电气等为主，整机技术大多从欧洲引进，国内厂家并不掌握核心技术。
在风机关键零部件供应体系中，以发电机、逆变控制器、叶片、增速箱和轴承等最为关键。
前几年，这些关键零部件技术和供应均被国外公司所掌控。
其高昂的价格和相当长的交货期曾严重影响了我国风电产业的发展。
同轴度的测量方法
同轴度的测量方法
同轴度是指两个轴线在相同平面内且距离很近的程度，测量同轴度的方法有以下几种：
1. 使用千分尺：将千分尺固定在一端，另一端对准待测的轴，记录读数。
然后将千分尺旋转180度，对准同一位置重新读数。
如果两次读数相等，表示两个轴在同一直线上，同轴度为0。
如果读数不相等，则两个轴不在同一直线上，同轴度可通过读数差来计算。
2. 使用同心度表：将同心度表两个球面测头分别放在待测轴的两端，然后旋转测头，记录同心度表指示值。
如果两个轴同心度高，需要调整轴的位置，以使得测头的指示最小。
3. 使用绳线法：在两个轴的中心穿上一根细绳或牛皮线，然后在两个轴端上固定一个精度较高的刻度尺。
将两个轴转动，观察绳线或牛皮线的位置变化，计算出两个轴的同轴度。
4. 使用立轴法：在待测轴的两端安装两个垂直的定位柱，然后使用立轴读数器在两个定位柱上测量两个轴的距离差，以确定同轴度。
以上是常用的几种同轴度测量方法，但不同方法的适用范围和精度有所不同，需要根据具体情况选择合适的方法。
同轴度检测方法
方法一：
用两个相同的刃口状V 形块支承基准部位，然后用打表法测量被测部位。
1、测量器具准备
百分表、表座、表架、刃口状V 形块、平板、被测件、全棉布数块、防锈油等。
2、测量步骤
1）将准备好的刃口状V 形块放置在平板上，并调整水平。
2）将被测零件基准轮廓要素的中截面（两端圆柱的中间位置）放置在两个等高的刃口状V 形块上，基准轴线由V 形块模拟，如下图所示。
同轴度测量方法示意图
3）安装好百分表、表座、表架，调节百分表，使测头与工件被测外表面接触，并有1～2圈的压缩量。
4）缓慢而均匀地转动工件一周，并观察百分表指针的波动，取最大读数Mmax 与最小读数Mmin 的差值之半，作为该截面的同轴度误差。
5）转动被测零件，按上述方法测量四个不同截面（截面A 、B、C、D），取各截面测得的最大读数Mimax 与最小读数Mimin 差值之半中的最大值（绝对值）作为该零件的同轴度误差。
6）完成检测报告，整理实验器具。
3、数据处理
1）先计算出单个测量截面上的同轴度误差值，即Δ = （Mmax －Mmin ）/2。
2）取各截面上测得的同轴度误差值中的最大值，作为该零件的同轴度误差。
4、检测报告
按步骤完成测量并将被测件的相关信息及测量结果填入检测报告单中,并
检验零件的行为误差是否合格。
同轴度检测方法范文
同轴度检测方法范文同轴度是指一个物体的轴线与另一个物体的轴线之间的平行度或一致度。
在工业制造中，同轴度通常被用来评估两个物体之间位置的准确性或对称性。
同轴度的检测方法有很多种，下面将介绍几种常用的方法。
一、光学比对法光学比对法是一种通过光学仪器来测量和比对轴线位置的方法。
通常使用的仪器有光学投影仪、测量仪等。
该方法的基本原理是，将被测物体放置在光学设备下，通过光线的反射或透射，观察物体的特征线或标记点，然后比对和测量物体的轴线位置。
通过计算标记点的位置和距离，可以得到同轴度的数值。
光学比对法的优点是测量精度高、非接触式测量、适用于各种形状的物体等。
但同时也存在一些限制，比如受到光线的干扰、需要对光线进行校准等。
二、机械对座法机械对座法是一种利用机械装置来确保两个物体轴线准确对齐的方法。
通常使用的装置有对座夹具、静压对座系统等。
该方法的基本原理是，将被测物体放置在对座装置上，通过调整对座装置的位置和角度，使得两个物体的轴线完全对齐。
对于一些需要高度精确的同轴度要求，可以通过微调螺丝或气动系统来实现。
机械对座法的优点是操作简单、适用于各种形状和尺寸的物体、适用于大规模生产等。
但同时也存在一些限制，比如对座装置的精度和稳定性要求较高，无法满足非接触式测量等。
三、激光测量法激光测量法是一种利用激光光束来测量轴线位置的方法。
通常使用的装置有激光测距仪、激光干涉仪等。
该方法的基本原理是，将被测物体放置在激光器的光束下，通过测量激光的反射或干涉信号，确定物体的轴线位置。
通过计算光束的偏移量、干涉条纹的间距等可以得到同轴度的数值。
激光测量法的优点是测量快速、精度高、适用于各种形状和尺寸的物体等。
但同时也存在一些限制，比如需要在相对封闭的环境中进行测量、对光源和接收器的校准要求较高等。
总结起来，同轴度的检测方法有光学比对法、机械对座法和激光测量法等。
不同的方法适用于不同的实际情况和要求，可以根据具体的应用进行选择和使用。
电机同轴度的测量方法及步骤
电机同轴度的测量方法及步骤1. 引言1.1 电机同轴度的重要性电机同轴度是指电机转子和定子之间的轴线相互平行的程度，是电机工作稳定性和效率的重要指标。
电机同轴度的重要性主要体现在以下几个方面：1. 保证电机运行的稳定性：如果电机的同轴度不高，转子和定子的轴线不平行，会导致电机转子运转时产生振动和噪音，影响电机的运行稳定性，甚至会缩短电机的使用寿命。
2. 提高电机的效率：良好的同轴度可以保证电机内部部件之间的紧密配合，减少机械损耗和能量损失，提高电机的转换效率，降低能源消耗，对节能减排具有重要意义。
3. 优化电机的性能：电机同轴度高意味着电机内部构件的精细加工和装配，能够使电机性能更加优化，提升电机的输出功率和运行效率，满足不同工业领域对电机性能的要求。
电机同轴度的重要性不仅在于保证电机的稳定性和效率，更在于优化电机的性能和提升其竞争力，是电机生产和应用中不容忽视的关键参数。
为此，我们需要采用科学合理的测量方法来确保电机同轴度的精准度和稳定性。
1.2 电机同轴度的定义电机同轴度的定义是指电机轴心与其旋转部件的轴心之间的偏移程度。
同轴度是电机运行中非常重要的一个参数，直接关系到电机的性能和稳定性。
如果电机的同轴度不符合要求，会导致电机在运行过程中产生振动和噪音，严重影响电机的工作效率和寿命。
确保电机同轴度达到规定要求是电机生产和维护中必须要重视的问题。
在实际的生产和维护过程中，需要通过专门的测量工具和方法来准确地测量电机的同轴度，以确保电机的正常运行。
通过对电机同轴度的准确测量，可以及时发现电机存在的问题，并采取相应的措施进行调整和修复，从而提高电机的工作效率和稳定性。
电机同轴度的测量方法是保证电机性能的重要手段之一，只有通过科学合理的测量方法，才能有效地提高电机的同轴度，保证电机的正常运行。
1.3 电机同轴度的影响电机同轴度的影响是非常重要的。
电机同轴度不仅影响到电机的运行效率和性能，还可能导致机械设备的故障和损坏。
同轴度的测算方法
同轴度的测算方法
引言
同轴度是在工程设计、制造和装配中常用的一个指标，其主要用于判断两个或多个物体之间的几何关系是否满足要求。
本文将介绍同轴度的测算方法及其应用。
同轴度的定义
同轴度是指两个或多个轴线之间的距离，用来判断这些轴线是否在同一条直线上。
同轴度的测算方法是确定轴线之间的偏差和位置关系，从而判断是否满足设计需求。
测算方法
同轴度的测算方法主要包括以下几个步骤：
步骤一：确定测量基准
在进行同轴度测算之前，需要确定一个基准轴线作为参考。
通常选择较长的轴线或特定要求的轴线作为基准轴线。
步骤二：测量被测轴线
使用合适的测量工具，对被测轴线进行准确测量，并记录测量结果。
步骤三：计算同轴度
根据基准轴线和被测轴线的测量结果，计算同轴度的偏差。
常用的计算方法包括几何平均和矢量法。
步骤四：判断同轴度是否符合要求
将计算得到的同轴度与设计要求进行对比，判断轴线是否满足同轴度要求。
如果超过了允许的偏差范围，需要进行调整或修正。
应用领域
机械制造
光学制造
在光学制造领域，同轴度的测算方法用于判断光学组件的轴线是否对齐，确保光学系统的正常工作。
汽车工程
在汽车工程中，同轴度的测算方法用于判断发动机、传动系统和悬挂系统等关键部件的装配质量，确保汽车性能和安全。
总结
同轴度的测算方法在工程设计、制造和装配中具有重要的应用价值。
通过正确使用合适的测量工具和计算方法，并进行准确的测量和分析，可以确保轴线的几何位置关系满足设计要求，提高产品质量和性能。
同轴度计算和测量
同轴度计算和测量坐标测量机同轴度测量问题分析前言坐标测量机是采用坐标测量原理测量同轴度的,这样的方法能够严格按照定义计算评定同轴度的具体结果.然而在机械加工过程中往往采用打表的办法测量同轴度,由于实际所选用基准的差异,就会造成两种方法所得结果的差异,尤其当基准要素的长度相对被测要素离开基准要素的轴向距离较短时两种结果可能大相径庭.许多坐标测量机操作人员经常为此所困扰,本文从实用的角度出发,对坐标测量机测量同轴度的方法进行分析探讨.一、同轴度的公差带与误差值的计算1. 定义:同轴度公差带是直径为公差值且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域.2. 误差值的计算根据同轴度及其公差带的定义,同轴度误差的计算是非常简单的,即被测轴线到基准轴线(包含其延长线)的最大距离(空间距离)值的两倍.二、造成问题的原因由于同轴度的定义和计算都非常简单,所以坐标测量软件均不会出现计算评定方法上的错误,之所以在许多实际情况下会与打表测量的结果或人们的直觉出入很大,绝大多数都是由于基准的选择不同造成的.坐标测量软件会严格的依据操作者所选定的基准进行评定,只要基准不出问题,结果也不会出现问题;而打表时实际起基准作用的究竟是那个要素,对许多操作者来说往往是没有清晰概念的.例如在图一中,要求的基准应该是左侧直径为30mm,长度为40mm的一段圆柱轴线即A,打表时应根据这一段圆柱将工件找正(为避免母线直线度误差的影响,最好用在两端打跳动的办法找正),但实际情况是许多操作者会选择在整个工件上左端A和右端B打表的办法进行找正,从而使得实际的基准变成了A-B .图二显示被测轴线的偏离量一定时,选用两种不同基准计算结果的差异.当基准选为A即直径为30mm,长度为40mm的一段圆柱轴线时,右端直径为36m,长度为40mm的一段圆柱轴线的最大偏离量若为5,同轴度为10;当基准选为A-B即左右两端轴的共同轴线时, 右端直径为36m,长度为40mm的一段圆柱轴线的最大偏离量为1.67,同轴度为3.34.在图三所示的情形中,基准选用的差异造成的同轴度评定结果差异更大:左右两端圆柱的轴线不但有偏离,而且不平行.当基准选为A即直径为30mm,长度为40mm的一段圆柱轴线时,右端一段圆柱轴线的最大偏离量若为7,同轴度为14;当基准选为A-B即左右两端轴的共同轴线时, 右端圆柱轴线的最大偏离量为0.33,同轴度为0.66. 由以上二例可见基准选择对同轴度计算的影响之大.三、问题的解决既然问题主要是由于基准地选择导致的,那么问题的解决也应由合理选择基准要素着手.机械零件在其形成的过程中一般会有四种性质不同的基准:设计基准、使用基准、加工基准、测量基准.测量师一般会选用设计基准作为测量基准,但是在某些特殊情况下可能需要选用其他的基准,例如设计基准仅存在于设计图纸上,零件上无法找到,或者设计基准要求不合理.就需要选用使用基准或加工基准作为测量基准.为保证零件功能地实现,一般应优先选用使用基准.如图四，当Ф16的轴孔为有一定配合长度的过盈配合而且轴肩处没有约束时, 轴或孔能起到定向及定位作用,充当了实际基准;而当轴孔配合长度短或配合性质为间隙配合时, 轴或孔起不到定向作用,也不能充当实际基准.在此情况下,如果轴肩处有约束(即有配合要求)则轴肩实际起到定向作用;如果轴肩处没有约束,则可能是实际配合的两处轴孔(Ф16和Ф12)共同起到定向及定位作用,成为实际上的基准.(如图五) 综上所述,使用基准需要根据零部件的结构特点及相互之间的配合关系综合分析确定,在有些情况下设计图纸上相互关联的尺寸配合及位置公差要求可能会自相矛盾,这时需要与相关人员进行沟通解决.图六是一个实际图纸上出现的不合理的同轴度要求的例子：凭直觉看,右端圆孔的同轴度公差为0.1mm,无论是加工还是测量都不会存在什么难度,但分析的结果却与直觉全然不同.左端作为基准的圆柱长度只有3mm,用坐标测量机测量时若测针球径为1.5mm,球顶到工件侧面留0.1mm的间隙,左端面留0.15mm的缩进量,则有效的可测量长度也只能到2mm.此圆柱测量时若第二截面中心相对于第一截面中心的位置测量误差为1μm,则由这两个测得的截面中心计算出的圆柱轴线延伸到零件最右端时距真实的圆柱轴线就有583/2=291.5μm的偏离(如图七所示),这意味着右端圆柱轴线的同轴度误差为583μm即0.583mm.对大多数坐标测量机而言1μm的位置测量误差并不为过,然而由此造成同轴度测量评定的误差却是不可接受的.即使时当今世界最高精度的坐标测量机其标称的精度也不过是0.5μm,我们假定其测量这样两个圆截面时相对的位置误差为0.3μm,那么仍将造成0.1749mm的误差.显然,不是坐标测量机都出了问题,而只能是设计要求本身出了问题.事实上,无论该零件在装配时怎样与其他零件连接,左端3mm长的外圆柱都不可能起到为整个零件定向的作用.如果是通过左端的靠肩面连接,则应以此面为第一基准(限制基准的方向)以A为第二基准(限制基准的位置),对右端内孔的位置度进行控制; 如果左端的靠肩面不连接,则应以左端外圆和右端内孔的共同轴线为基准对右端内孔的同轴度进行控制.在这样的要求下,一般的坐标测量机对0.01-0.02mm的公差通常能应对有余;而高精度的坐标测量机则能满足0.003-0.005mm公差的测量需求.同轴度同轴度：[tóngzhóudù]properalignment同轴度：是定位公差，理论正确位置即为基准轴线.由于被测轴线对基准轴线的不同点可能在空间各个方向上出现，故其公差带为一以基准轴线为轴线的圆柱体，公差值为该圆柱体的直径，在公差值前总加注符号“φ”.同轴度公差：是用来控制理论上应同轴的被测轴线与基准轴线的不同轴程度。
同轴度的测量方法
同轴度的测量方法在工程测量中，同轴度的测量是一项非常重要的工作。
同轴度是指两个或多个轴线的轴心在同一直线上的程度，是衡量轴线几何精度的重要指标。
在机械加工、装配和检测过程中，同轴度的精度直接影响到零件的质量和性能。
因此，准确测量同轴度是确保零件装配精度和工作稳定性的关键步骤。
同轴度的测量方法有多种，常用的包括基准法、对刀法和测量法。
下面将分别介绍这三种方法的原理和操作步骤。
基准法是一种简单而有效的同轴度测量方法。
它的原理是利用两个相互垂直的基准面，将被测轴线与基准面相交，通过测量被测轴线在基准面上的投影长度，从而确定被测轴线的同轴度。
具体操作步骤如下，首先，选择两个相互垂直的基准面，并在其上分别设置两个测量点；然后，将被测轴线与两个基准面相交，通过测量被测轴线在两个基准面上的投影长度，计算同轴度的偏差值。
基准法操作简单，但需要基准面的几何精度高，适用于对同轴度要求不高的测量场合。
对刀法是一种常用的同轴度测量方法。
它的原理是利用对刀仪器，测量被测轴线与参考轴线之间的偏差，从而确定被测轴线的同轴度。
具体操作步骤如下，首先，将对刀仪器安装在被测轴线上，并调整仪器使其与参考轴线重合；然后，通过仪器上的刻度盘或数显表读取被测轴线与参考轴线之间的偏差值，计算同轴度的偏差。
对刀法操作简便，适用于对同轴度要求较高的测量场合。
测量法是一种精密的同轴度测量方法。
它的原理是利用高精度的测量仪器，如光学投影仪、三坐标测量机等，测量被测轴线的几何参数，从而确定其同轴度。
具体操作步骤如下，首先，将被测轴线放置在测量仪器上，并进行定位调整；然后，通过测量仪器对被测轴线的几何参数进行测量，如直径、圆度、轴向度等，计算同轴度的偏差值。
测量法操作复杂，但能够获得较高的测量精度，适用于对同轴度要求极高的测量场合。
综上所述，同轴度的测量方法有基准法、对刀法和测量法三种。
在实际工程中，可以根据测量精度的要求和测量条件的限制，选择合适的测量方法进行同轴度的测量。
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风力发电机主轴同轴度的测量
风机主轴是风力发电设备中的关键件之一，我公司充分利用特种钢冶炼、锻造、热处理、机械加工方面的优势，能够主产0.75~2.5MW多种型号的风力发电机主轴产品。
钢种材料为
34CrNiMo6、42CrMoS4/42CrMo4，执行DINEN10083—3标准。
同轴度测量是在风力发电机主轴各要素测量工作中遇到的一个问题，用三坐标机（CMM）进行同轴度的检测测量结果精度高，并且重复性好，是首选的测量仪器。
但由于风力发电机主轴图样存在短基准长距离的客观情况，因此能否准确地测量出其同轴度？在测量过程中应注意哪些问题？笔者针对这些问题做了一些分析。
1．情况简介
在国标中同轴度公差带的定义是指直径公差为值t，且与基准轴线同轴的圆柱面内的区域。
它有以下三种控制要素：①轴线与轴线。
②轴线与公共轴线。
③圆心与圆心。
因此影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向，特别是轴线方向。
测量设备：海克斯康APLLO-IMAGE 25.50.18 三坐标测量机（CMM），其最大允许误差
P=7十7L/1000μm，测量软件：PC一DMIS。
风力发电机主轴如图1所示。
测量过程：在端面建立坐标系后，依据图样，将相关图样理论按照自动特征需要填写到自动特征界面，选择同轴度测量，定义基准。
测量基准需测量2层圆截面，取两个圆心构造空间线，用作基准轴；选择测量元素，需测量2层圆截面构造，进行同轴度评价。
PC一DMIS软件对同轴度的计算方法：为被测轴线到基准轴线的最大3D距离的两倍。
对于圆柱几何量元素，其轴线是通过软件计算功能得到的虚拟轴线。
软件仅计算虚拟轴线的两个端点到基准轴线的3D距离，其同轴度为两者间的最大值的两倍。
图2为风力发电机主轴图样。
问题的出现：CMM完全按照风力发电机主轴图样标示进行测量，图样对基准轴的直径有明确地要求，却没有形状的要求。
基准A长度为10mm，被测圆柱1与基准距离达到346 mm，被测圆柱2与基准距离达到1200 mm（图中未标出），在测量中存在短基准长距离的现实情况。
对于短基准长距离的同测量元素同轴度的测量，基准形状的加工质量和测量元素间距离的长短可能造成同轴度测量结果的线性放大。
在风力发电机主轴基准圆柱上测量两个截面圆，用其连线作基准轴。
在被测圆柱上也测量两个截面圆，构造一条直线，然后计算同轴度。
假设基准上两个截面的距离为5mm，基准第一截面与被测圆柱的第一截面的距离为100 mm，如果基准的第二截面圆的圆心位置与第一截面圆圆心有5μm的测量误差，那么基准轴线延伸到被测圆柱第一截面时已偏离5μm (5μmx100÷10)，此时，即使被测圆柱与基准完全同轴，其结果也会有100μm的误差（同轴度公差值为直径，50μm，是半径），测量原理图如图3所示。
2．解决方法
通过查询资料，对于基准圆柱（较短）与被测圆柱距离较远时不推荐用测量软件直接求得，通常可选用公共轴线法、直线度法、求距法求得。
（1）公共轴线法在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每个圆的直径可以不一致，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。
这条公共轴线近似于一个模拟心轴，因此这种方法接近工件的实际装配过程。
（2）直线度法在被测元素和基准元素上测量多个横截面的圆，然后选择这几个圆构造一条3D直线，同轴度近似为直线度的两倍。
被收集的圆在测量时最好测量其整圆，如果是在一个扇形上测量，则测量软件计算出来的偏差可能很大。
（3）求距法同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。
即用关系计算出被测元素和基准元素的最大距离后，将其乘以2即可。
求距法在计算最大距离时要将其投影
到一个平面上来计算，因此这个平面与用作基准轴的垂直度要好。
这种情况比较适合测量同抽度。
3．改进
（1）对风力发电机主轴图样中同轴度标准结合其具体使用情况尽量采用长基准，例如采用风力发电机主轴公共轴线或者面基准，避免短基准出现。
（2）如基准依据具体使用情况只能是短基准，应增加对基准轴及被测量元素圆柱度的要求。
（3）在具体的测量方法上选用公共轴线测量法。
以风力发电机主轴基准圆柱和测量元素上各测量三个圆，以六个圆的的圆心构造一条空间公共轴线，评价六个圆对该线的同轴度，取其最大值作为同轴度。
附表为测量数据。
由表中数据可知，如果直接用短基准的基准轴，评价的结果大大超出图样要求，用公共轴线法评价出来的结果比较全面的反映出测量元素的真实情况。
4．结语
在实际测量中，风力发电机主袖同轴度的测量受到多方面的影响。
操作者的自身素质和对图样工艺要求的理解不同；测量机的探测误差，探头本身的误差；工件的加工状态，表面粗糙度；检测方法的选择，工件的安放、探针的组合及外部环境等，例如检测间的温度、湿度等都会给测量带来一定的误差。
所以在三坐标测量机实际应用中应多从以上几个因素考虑。