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IEEE810译文final要点

ANSI/IEEE标准810-1987（2003年确认）

IEEE标准-水轮机和发电机整锻轴法兰和轴摆度

允许公差

姜国华译

高清飞、高欣校

刘公直审

前言

（本前言不属于ANSI/IEEEStd810-1987的一部分，IEEE标准-水轮机和发电机整锻轴法兰和轴摆度的允许公差。

）

本标准详述带法兰轴及其法兰的尺寸，如用于水电设备中发电机轴和水轮机轴之间的连接。

本标准最初是由美国机械工程师协会（ASME）负责，于1928年编写完成，并于1932年经美国标准学会（ASA）批准出版。

其修订版本于1947年经ASA批准出版，并标识为B49.1.

自1953年开始，美国国家电气制造商协会（NEMA）承担主办该标准，其负责修订的版本于1967年经美国国家标准学会（ANSI）（1966年ASA更名为ANSI）批准出版。

1985年NEMA选择放弃主办标准B49.1。

同年，美国电气和电子工程师学会（IEEE）同意主办该标准，并由美国电气和电子工程师学会（（IEEE）发电委员会的水电分会负责承担该标准的审查、修订及出版。

NEMA还主办了标准MG5.1（抽水蓄能电站大型水轮机驱动的同步发电机和可逆式同步发电电动机组）及MG5.2（抽水蓄能电站立式水轮机驱动的发电机和可逆式发电电动机）。

这两个标准均包括关于轴的“摆度允许公差”数据。

由于MG5.1和MG5.2分别于1982年和1983年被NEMA作废，本标准（ANSI/IEEE810）已包含了这些公差数据。

工作组感谢Ｒ.ＤＨandel先生和D.H.Hohnstein先生在标准编制过程中给予的大力支持。

现在本标准已获批准，工作组成员如下：

D.J.Parker,主编chairman

F.L.BrennanP.S.JohrdeJ.M.Quigley

D.L.EvansD.H.Tomas

下列人员作为评选委员会的成员，审核通过了本标准，同时提交IEEE标准委员会:

W.W.AvrilG.R.EngmanD.R.McCabeM.S.BaldwinW.M.FennerG.R.Meloy

J.H.BellackA.H.FerberM.W.MigliaroI.B.BerezowskiN.R.FriedmanJ.T.Nikolas

G.G.BoyleD.I.GordenR.E.Penn

F.L.BrennanR.K,GuptaC.R.Pope

J.B.CannonM.E.JackowskiR.Ramakumar

R.W.CantrellW.D.JacksonR.J.ReimanR.L.CastleberryJ.H.JonesD.E.RobertsE.F.ChelottiC.E.KneeburgE.P.Rothong

R.E.CottaP.R.LandrieuA.J.Spurgin

M.L.CrenshawJ.E.LeclairG.I.StillmanD.J.DamskerP.A.LewisJ.E.Stoner,Jr

P.M.DavidsonG.L.LuriJ.B.Sullivan

D.DiamantJ.T.MadillR.Zweigler

O.S.Mazzoni

IEEE标准文件由美国电气和电子工程师学会（IEEE）的技术委员会和美国电气和电子工程师学会IEEE标准协调委员会编制。

该委员会成员的工作是自愿和无偿的。

他们没有必要一定是学会的会员。

在美国电气和电子工程师学会（IEEE）组织内部，本标准具有意见一致性和广阔的学科专业知识，同时在IEEE以外的组织也表示有兴趣参与本标准的编制。

使用IEEE标准完全是自愿的。

IEEE标准的存在并不意味着没有其他途径可以制造、测试、测量、采购、经营、或提供其他的与IEEE标准相关的商品和服务。

而且,标准虽然被审批和发行了，但由于受到当时技术水平的限制和来自用户的评价和意见，标准应顺应这种变化。

为了修订或重审，每个IEEE标准将至少每5年审查一次。

当一个文件超过5年，尚未得到重审,可认为该文件总结出的内容是合理的，虽然其内容中还有些数据,不能全面地反映当前的技术发展水平。

应提醒用户检查确定他们是否拥有最新版本的任何IEEE标准。

欢迎各界有兴趣的组织提出对IEEE标准的修订意见,不管其是否与IEEE有关。

提出修改意见的文件应包括修改意见的文字描述及适当的佐证材料。

　　解释:

因为与标准中的具体应用有关，标准部分中的意义偶尔可能会出现问题。

当标准需要被解释而引起IEEE特别注意时,本协会将开始工作，准备作出适当的回应。

由于IEEE标准代表了有关各方利益的共识，重要的是要确保任何解释，做到各方利益的平衡。

为此，IEEE和其技术委员会的成员都无法及时提供回应，除非在先前已收到关于这个问题正式审议的请求。

对标准提出意见和要求进行解释请邮寄至下列地址：

Secretary,IEEEStandardsBoard

345East47thStreet

NewYork,NY10017

USA

章节页码

1.简介和范围5

2.参考标准5

3.法兰标准5

3.1规格5

3.2法兰尺寸5

3.3螺栓孔6

3.4螺栓和螺母6

3.5顶起螺栓6

3.6螺母锁片7

4.轴摆度公差－厂内检查7

4.1水轮机和发电机轴组7

4.2发电机和中间轴组7

4.3水轮机和中间轴组7

4.4单独发电机轴7

4.5单独水轮机和中间轴7

4.6记录7

表

表1法兰尺寸8

表2法兰螺栓布置及其尺寸14

表3水轮机和发电机轴组合公差20

表4发电机和中间轴组合公差21

表5水轮机和中间轴组合公差22

表6发电机轴公差23

表7水轮机轴公差24

表8中间轴公差25

美国国家标准

IEEE标准-水轮机和发电机整锻轴法兰和轴跳动允许公差

1.简介和范围

本标准适用于整锻轴法兰尺寸和轴的跳动偏差。

本标准包涵的轴和法兰适用于水电设备中卧式和立式发电机与水轮机的连接。

本标准不包括组焊轴、轴的应力和螺栓拉伸的数据。

工业经验表明：

轴的直径由于承受扭矩要求而大于72英寸（1828.8mm）时，最好采用焊接轴而不采用锻造轴。

2.参考标准

本标准参考下列出版物：

1）ANSIB18..2.1-1981,方形和六角形螺栓、螺钉英制系列美国国家标准

2）ANSIB18.2.2-1972,方形和六角形螺母美国国家标准.

3）ANSIC50.10-1977,美国国家标准——同步机技术要求。

4）ANSIC50.12-1981,美国国家标准——适用于水轮机凸极电同步发电机和发电电动机技术要求。

3.法兰

3.1规格。

本标准包括的轴的直径尺寸范围从31/2英寸（88.9mm）到72英寸（1828.8mm）。

大部分具有整体锻造法兰的轴，均采用特殊设计，而不是标准系列产品，尽可能选择需要的规格。

基于这个原因，采用以下优选的系列尺寸，标准轴的直径尺寸以每1/2英寸（12.7mm）开始递增，到9英寸（228.6mm）；以每1英寸（25.4mm）递增，从9英寸（228.6mm）到40英寸（1016mm）；以每2英寸（50.8mm）递增，从40英寸（1016mm）到72英寸（1828.8mm）。

大尺寸锻件较难制造，直径大于72英寸（1828.8mm）的轴通常采用组焊结构。

同样，轴所需的刚度和扭矩，对于这些大尺寸的轴，采用锻造轴的成本要高于焊接轴。

3.2法兰尺寸。

在确定依据本标准内的法兰配合时，在不削弱轴的扭转或弯曲强度的条件下，应保持尽可能小的法兰直径。

以下提供法兰两个厚度尺寸：

一个厚度尺寸可能受到连接处弯曲的影响，另一个厚度尺寸在连接处不受弯曲应力的影响。

然而对于后者，如水推力异乎寻常大，在C和D之间采用特殊厚度的法兰，并有必要采用具有较高抗拉强度的金属连接螺栓。

表1的法兰尺寸是基于下列近似比例：

法兰厚度（C）＝0.25×轴直径（A）

法兰厚度（D）＝0.20×轴直径（A）

凹止口直径（E）=0.60×轴直径（A）

凸止口直径（I）=轴直径（A）/1英寸

对异径轴的匹配，或者两根轴均采用大尺寸的法兰，或者将大直径轴靠近法兰处的轴径缩小至与小直径轴的相同，使小尺寸法兰适用于两根轴。

对于所有垂直和水平安装的轴，水轮机轴将采用凸止口连接法兰。

3.3螺栓孔。

对直径为12英寸（304.8mm）及以上的轴，法兰背面的螺栓孔需要沉孔，便于螺栓放置。

对于沉孔深度，螺栓孔中铰孔部分S的长度（每个法兰），见表2，至少是螺栓公称直径的0.8倍。

3.4螺栓和螺母。

螺栓直径和数量确定，是基于螺栓仅通过承受剪切力来传递扭矩，且螺栓的综合应力比轴的综合应力高30％是安全的。

螺栓的直径按表2给出的数据选取。

注：

六角头、圆头或两头带螺母把合的双头螺柱，可在直径小于和等于5.25英寸（133.35mm）范围内，由制造厂任意选取。

直径超过5.25英寸的螺栓，推荐使用双头螺柱带圆螺母。

在本标准表1、表2中，直径大于等于42英寸（1066.8mm）的轴推荐采用这种螺栓。

对直径达9英寸（228.6mm）的轴，由法兰直径确定六角螺母的使用。

六角螺母可应用在直径小于等于40英寸的轴。

六角螺栓头（如果使用）应符合ANSIB18.2.1-1981

（1）2标准中给出的尺寸。

螺栓头部应与螺母尺寸相同，或与螺栓直径相同。

对于后者，其中一个平面应与法兰表面平行，以配制螺母锁锭的间隙。

螺母尺寸应符合ANSIB18.2.2-1972

（2）标准规定，见表2。

对于螺栓头部和螺母尺寸，超出NSIB18.2.1-1981

（1）和ANSIB18.2.2-1972

（2）中所列出的，其尺寸应按这些标准中附录Ⅱ给出的公式进行计算。

在使用时，圆螺母和螺栓头部的直径应等于或大于标准给出的对应面积尺寸。

螺栓应该是直的（不能有锥度），单个的间隙应符合表2的规定。

为易于装配，螺栓和螺栓孔应有检验标识，并打标记。

螺栓长度应在与螺母安装后略凸出螺母。

当螺栓装拆时，凸出部分设计的直径应小于螺纹根部直径。

每英寸长的螺纹数见表2。

3.5顶起螺栓。

顶起螺栓安装在立轴和卧轴凹止口一侧的法兰连接处。

每英寸长的螺纹数和直径见表2。

长度应与法兰厚度相适应。

3.6螺母锁片。

为允许安装后螺母锁片与法兰外径尺寸相同（表1，尺寸B），提供法兰的边缘和螺母之间的间隙Q。

注：

允许螺母锁片与法兰交叠。

4.轴摆度公差—工厂检查

4.1水轮机轴和发电机轴组合。

当在工厂内进行水轮机和发电机轴组合找正时，可在车床上旋转检查或在垂直校准平台上进行。

水轮机和发电机组合轴解体前应做好对应标记。

通过固定在车床或工作台上的检测装置所读取的摆度（跳动）值不应超过表3的规定。

4.2发电机轴和中间轴组合。

摆度检查与4.1描述的方法相同，其公差不应超过表4中的规定。

4.3水轮机轴和中间轴组合摆度。

摆度公差检查与4.1描述的方法相同，其公差不应超过表5的规定。

4.4单独发电机轴。

当轴在另一个发电机厂家找正生产时，发电机轴摆度公差的检查与4.1描述的方法相同，其公差不应超过表6的规定。

4.5单独水轮机轴和中间轴。

经验指出，如单独轴公差检查与4.1描述的方法相同，且水轮机轴摆度公差不超过表7，中间轴摆度公差不超过表8，组合轴规定的摆度公差通常能符合要求。

4.6记录。

应准备一份标明检测位置和测量值的轴的找正图纸，供工地安装单位参考。

表1连接尺寸（英寸制）

单位：

英寸

轴

径

法兰外径

法兰厚度

止口直径

（凸止口）

止口直径

（凹止口）

凸止口到

法兰

面的高度

凸、凹止口

倒角

凹止口到法兰面的深度

法兰面的有效尺寸

内圆角

半径

外圆角

半径

轴承受弯曲

轴不承受弯曲

公差

+.0000

和-

公差

+.0000

和-

直径

深度

见注

（1）

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

8.5

7.5

8.12

10.25

10.88

11.5

12.75

13.5

15.5

16.25

.88

1.12

1.25

1.38

1.5

1.62

1.75

1.89

2.12

2.25

2.5

.88

1.12

1.25

1.38

1.5

1.62

1.75

1.88

2.25

2.1250

2.3750

2.7500

3.0000

3.2500

3.6250

3.8750

4.2500

4.5000

4.7500

5.1250

5.3750

6.0000

.0005

2.1250

2.3750

2.7500

3.0000

3.2500

3.5250

3.6750

4.2500

4.5000

4.7500

5.1250

5.3750

6.000

.0005

.31

.06

.03

.38

2.5

3.5

4.5

5.5

6.5

7.5

4.62

5.25

5.75

6.38

7.62

8.12

8.88

9.35

10.12

10.62

11.38

12.35

6.62

7.25

9.12

9.75

10.38

11.38

12.12

12.62

13.88

14.38

15.12

16.62

.03

.19

.25

.38

.62

.06

表1连接尺寸（公制）

轴

径

法兰外径

法兰厚度

止口直径

（凸止口）

止口直径

（凹止口）

凸止口到

法兰

面的

高度

凸、凹止口倒角

凹止口到法兰面的深度

法兰面的有效尺寸

内

圆角

半径

外

圆角

半径

轴承受弯曲

轴不承受弯曲

公差

+.0000

和-

公差

+.0000

和-

直径

深度

见注

（1）

88.9

101.6

114.3

127

139.7

152.4

165.1

177.8

190.5

203.2

215.9

228.6

254

190.5

206.248

228.6

260.35

276.352

292.1

323.85

342.9

355.6

381

393.7

412.75

457.2

22.352

25.4

28.448

31.75

35.052

38.1

41.148

44.45

48.006

50.8

83.848

57.15

63.5

22.352

25.4

28.448

31.75

35.052

38.1

41.148

44.45

47.752

50.8

57.15

53.975

60.325

69.85

76.2

82.55

92.075

98.425

107.95

114.3

120.65

130.175

136.525

152.4

0.0127

53.975

60.325

69.85

76.2

82.55

92.075

98.425

107.95

114.3

120.65

130.175

136.525

152.4

0.0127

7.874

7.784

1.524

0.762

9.652

63.5

76.2

88.9

101.6

114.3

127

139.7

152.4

165.1

177.8

190.5

203.2

228.6

117.348

133.35

146.05

162.052

177.8

193.548

206.248

225.552

237.49

257.048

269.748

289.052

313.69

168.148

184.15

203.2

231.648

247.65

263.652

289.052

307.848

320.548

352.552

365.252

384.048

422.148

0.762

4.826

6.35

9.652

12.7

15.748

1.524

单位：

轴

径

法兰外径

法兰厚度

止口直径

（凸止口）

止口直径

（凹止口）

凸止口到法兰

面的

高度

凸、凹止口倒角

凹止口到法兰面的深度

法兰面的有效尺寸

内圆角

半径

外圆角

半径

轴承受弯曲

轴不承受弯曲

公差

+.0000

和-

公差

+.0000

和-

直径

深度

见注

（1）

19.75

23.5

32.5

35.25

37.25

43.5

45.5

48.5

50.5

51.75

53.5

56.5

58.25

61.75

63.5

64.75

66.5

2.75

3.25

3.5

3.75

4.25

4.5

4.75

5.25

5.5

5.75

6.25

6.5

6.75

7.25

7.5

7.75

8.25

8.5

8.75

9.25

9.5

9.75

2.25

2.5

2.75

3.25

3.5

3.75

4.25

4.5

4.75

5.25

5.5

5.75

6.25

6.5

6.75

7.25

7.5

7.75

6.5000

7.2500

7.7500

8.5000

9.0000

9.5000

10.2500

10.7500

11.5000

12.0000

12.500

13.250

13.750

14.500

15.000

15.500

16.250

16.750

17.500

18.000

18.500

19.250

19.750

20.500

21.000

21.500

22.250

23.000

23.500

24.000

.0005

.0010

.001

6.500

7.250

7.750

8.500

9.000

9.500

10.250

10.750

11.500

12.00012.50013.25013.75014.50015.00015.

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