本钢钢铁（集团）机电安装工程有限公司 辽宁省本溪市 117022
摘要：直线度作为单一要素的形状公差，在设备安装过程中，一般采用最小区域法和两端点连线法，且按“误差读取方向不变原则”按误差曲线坐标方向的坐标值读取误差值；而垂直度作为限制实际要素对基准垂直方向上的变动量的一项指标，也是一道十分重要的工序；它俩的测量计算、误差值的读取、检查调整、精平的好坏，决定着设备安装精度的高低。
关键词：直线度；最小区域法；检测；作图；计算；垂直度；典型；注意事项
1.在设备安装过程中，根据设备的功能要求，常常需要在给定平面或给定方向上针对设备及其部件的直线度进行检测、计算及调整，使其满足规定要求。
作为单一要素的形状公差，在设备安装过程中，对于给定平面的直线度的典型检测一般采用拉钢丝线法及读数显微镜法、水平仪测量法、自动准直仪法及水准仪法，其评定方法，一般采用最小区域法和两端点连线法，且按“误差读取方向不变原则”按误差曲线坐标方向的坐标值读取误差值。；
1.1 拉钢丝线法、读数显微镜法
拉钢丝线法及读数显微镜法检测直线度的原理基本相同，即作为检测基准的钢丝，在检测件的两端必须调整到相同的基准值，然后在标定的位置依次检测出偏差值，建立直角坐标系，作图便可得到直线度的形状和偏差，其偏差值为图表中的最大值减去最小值的代数差。如表一为某导轨磨床v型导轨采用读数显微镜法调整在水平面内的直线度时所得到的检测数值（x轴检测间距为500mm）。图一为根据表一所做的导轨误差曲线（y轴检测值单位0.01mm/格）。
图一 V型导轨直线度曲线图
显然，从图表中可以得到现阶段v型导轨水平面内的直线度=max-min=5-0=5（格）。
1.2 水平仪及自动准直仪法
用水平仪和自动准直仪法检测磨床导轨在垂直方向上导轨的直线度，国外的作法是在导轨上划定适当的检测点，从中间依次向两段检测，在各检测点上使得水平仪的读数均符合标准（如0.01mm/m）且全长符合技术文件要求（如<0.04mm）；那么导轨在垂直方向上导轨的直线度即为合格。
而国内规范要求水平仪要配备适当长度的底座，检测时水平仪随同底座从一端到另一端的过程中底座移动时，后一段的前支撑要与前一段的后支撑重合步步相连，准确地记录水平仪各段的读数 然后通过作图或计算法求得导轨在垂直平面内的垂直度。作图法见《金属切削机床安装工程施工及验收规范》GB50271-2009；附录B。而计算法应按下列步骤进行：
1）计算算术平均值
导轨不直度误差最大值的位置和最大读数相对应。
1.3 水准仪法
水准仪法适用于精度要求不高的形位公差的检测，列如：在冶金桥式起重机安装过程中，一般要求天车梁的上拱度在梁中央及全长应满足一定要求，对该类直线度的检测利用水准仪比较方便。其基本原理是：以跨中为原点，向两端梁方向以适当长度设一检测点，将小车停于一端梁处，以无小车侧的端梁为起点，分别编号，如某车编号为A1，A2……..A15。置水准仪于大车主梁的上盖板处，然后依顺序分别量测A1，A2……A10点（A10以后各点为水准仪盲区）的数值，再将小车置于A1点处（大车位置不变）重置水平仪于大车梁上，重新检定A10点（A10点是第一测站最后一测点，即重合点n），以其作为后视值，再依次检测A11至A15诸点，记录并求出标高值，如表二。图二为天车梁的上拱度曲线示意图。
图二 天车梁的上拱度曲线
其中：第一测站标高计算公式H=H后1-H前（A1，A2---A10）
第二测站标高计算公式H= H后2-H前（A11--A15）+n重。
图二中双箭头线段即为天车梁的最大上拱度。
2.找正垂直度的方法很多，考虑到设备的重要性及其安装精度要求的不同，垂直度的典型检测方法一般包括：用角尺检测、用水平仪检测、回转法检测等多种；本文仅就以上几种方法的使用以及使用过程中应注意的事项展开探讨，谨供同行参考。
2.1用角尺检测不垂直度
2.1.1检测方法：当需检测的两面距离较近时，可直接用角尺靠量。也可以利用角尺和百分表配合使用。如（图1）为检验龙门铣床水平铣头垂直移动时对工作台面在a、b两个方向垂直度的检测方法。
2.1.2检测注意事项
用角尺检测不垂直度时一定要注意消除直角尺的误差，在现场矫正直角尺时一般采用“三尺”交互校验法，同时规定小于900为负；大于900为正。
当需要测出不垂直度的数值时，应将角尺的误差考虑在内。例如：在图1所示a面测量时，若角尺长500mm，测得其自身误差为-0.02mm，百分表在角尺上下两端的读数分别为1.57mm及1.54mm，则在检测长度内不垂直度的偏差=[1.57-（-0.02）]-1.54=0.05（mm）。
2.2.用水平仪检测不垂直度
2.2.1在机床上检测某些零部件对床身是否垂直时，一般都采用这种方法，如图2所示。将水平仪分别靠贴在横梁导轨面及床身面规定位置上进行测量，相应两个水平仪读数的代数差值即为垂直度的偏差。
2.2.2检测注意事项
用水平仪检测垂直度时，需首先假定正负号方向，例如规定规定小于900为负；大于900为正。
在测量时，水平仪应在被测平面上原地旋转1800进行测量，同时采用双向读数法，以消除水平仪由于加工及温度变化的原因，或是由于长期使用磨损所产生的误差。
如横梁导轨面水平仪的读数为-0.02/1000，床身面为0.06/1000，那么检测长度内不垂直度的偏差=-0.02/1000+0.06/1000=0.04/1000。
图3-1回转拉线法检测
2.3.用回转法检测不垂直度
2.3.1拉线法
对于要测量轴与基准线的不垂直度时，可采用图3-1所示的方法，在轴上固定一摇杆转至靠近基准线，测量出摇杆与基准钢丝间的距离c，在转过1800，测量另一处的位置c、，不垂直度即为c-c、/2R。
2.3.2百分表法
检查摇臂钻床主轴回转线对底座工作面的垂直度时，，一般采用如图3-2所示的检测方法旋转主轴1800，纵向平面和横向平面的垂直度偏差值，为 [（A1-A2）（百分表相对读数差）/R（百分表回转半径）]。
图3-2用回转百分表法检测
2.3.3检测注意事项
当采用拉线法时，测量摇杆的长度应超过回转体长度的2/3，且最好采用耳机辅测量，以减小测量误差。
以上通过几种案例，来说明垂直度的找正方法、供同行借鉴。总之熟练掌握几种典型的垂直度的找正方法对设备安装人员来说具有重大意义。
参考文献
[1]《电力建设施工及验收技术规范》汽轮机组篇（电力出版社）
[2]《大型汽轮机安装》（水利出版社）
论文作者:王弘
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/20
标签：水平仪论文; 导轨论文; 读数论文; 误差论文; 角尺论文; 直线论文; 测量论文; 《建筑学研究前沿》2017年第32期论文;