轴与配合件平衡的键准则文档格式.docx
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采用半键准则为键连接的轴和配合件的平衡提供了一个统一的方法。
它能消除平衡误差和因采用不相同的键准则而产生的不必要的剩余不平衡量和（或）振动，且避免在组件中产生内弯矩（这可能是由于在平衡轴的过程中使用全键所致）。
更多的有关键准则之间差别的信息参见附录C。
11）修订后标准编号为GB/T×
×
.2
表1各种类型键槽和键的示例
类型
键槽的图形
键槽名称
键的图形a
键的名称
A
圆头键槽
平头平键
圆头平键
B
单圆头键槽
单圆头平键
C
滑板形键槽
l——键槽长度；
d——键槽深度。
说明：
1——配合件用的半键；
2——轴用的半键。
图1仿轮廓形半键组
5标记
5.1平衡以后，在靠近键槽的轴的端面应标上英文字母H的永久性标记，以表明该平衡采用了半键准则。
宜使用金属印模或振动刻印器做永久性标记，也可使用永久性的或擦不掉的印记。
若轴的端面用于标记的面太小，则可标记在键槽的底面。
5.2在配合件的靠近键槽的那个端面应标上英文字母H的永久性标记，以表明该平衡采用了半键准则。
当把配合件装配到轴上时该字母明显可见。
5.3只有在应用键准则时不可能产生混淆的情况下，才可以省略在轴和配合件上标记的字母H。
5.4当平衡一个替换的轴或配合件时，而其已知的匹配零部件尚未采用半键准则平衡，则允许采用现存的匹配零部件的键准则来平衡这一替换的零部件。
在这种特殊情况下，两个零件均应以所用键准则相应的鉴别字母按下列情况做出永久性标记：
a）采用全键准则平衡的零件（参见C.1.2）应靠近键槽标上字母F；
b）采用无键准则平衡的零件（参见C.1.4）应靠近键槽标上字母N。
注1：
对于配合件，平衡过程要与全键准则和无键准则一致。
有顺序地进行标记。
注2：
如果平衡的配合件是作为储备的，这些配合件既可以用字母F也可以用字母N做标记。
但是由于全键准则较常用，所以通常用字母F标记这些配合件。
6半键准则的实施
原始零件和组装部件的所有制造者均应执行平衡的半键准则，并应用字母H标记每一个新生产的轴和配合件。
某些国际标准已经实施了半键准则，例如：
IEC60034-14[1]。
鼓励将使用中的设备在维修平衡操作过程中转换到半键准则，并在轴和配合件上做出正确的标记。
在任何情况下，均应做出标记（见第5章）。
附录A
（规范性附录）
半键准则的技术要求
A.1半键准则的主要技术要求
A.1.1A.1.2～A.1.4给出了适用于一个横截面的技术要求。
A.1.2对于带有一个键槽的轴，键槽中要求使用半键。
A.1.3对于带有一个键槽的配合件，应满足下列要求之一：
a）心轴上没有键槽时，使用一个半键；
b）心轴上有两个互成180°
相同的键槽时，使用一个全键和一个与其长度相等的半键；
c）心轴上有一个键槽时：
1）首先，使用一个半键平衡心轴；
2）然后，使用一个全键平衡心轴—配合件的组件。
使用a）项或b）项要求的心轴结构较佳，因为它们自身是平衡的。
平衡心轴宜与所要模拟的轴具有相同的直径公差。
在心轴上也要具有校正平面以供不平衡量的校正、转位平衡和偏置之用。
A.1.4若一个轴或配合件具有两个互成180°
相同的键槽，并在最终组件里使用两个键，则允许不带任何键平衡，这亦满足半键准则的要求。
若两个键槽长度不相等或不是在互成180°
的位置，则需要用两个半键来平衡轴，用另外两个半键来平衡配合件。
A.1.5特殊的键，如半圆键、钩头键或楔形键等需要单独考虑。
A.1.6若一个全键随着轴一起发货，其长度是清楚的，则平衡配合件用的确切的半键长度就可以确定（参见B.4）。
如果轴在发货时不带任何键，则平衡轴时原始所用的半键的长度就假定与轴键槽的长度相同（见表1中的尺寸l）。
A.1.7平衡用的半键宜采用与最终键密度相同的材料制作。
除另有特殊规定外，可假设最终键是钢制的，则半键也宜是钢制的。
A.1.8宜使用玻璃纤维胶带等一些引入不平衡量极小的方法，把半键固定在轴上应有的位置，但是还要防止半键从键槽中意外分离。
A.2特殊情况
A.2.1如果对于特定组件的不平衡允差和（或）振动限值足够大，即使改变键准则也不致超差，或若某一制造厂只有有限几个用户，他们不需要通过其他部门来修理轴或从其他来源更换轴，则允许保留与半键准则不一致的键准则。
然而，所有的转子部件均应标上相应的标记（见第5章）。
A.2.2一些联轴器不适合采用半键准则，是因为它们在制造厂平衡时其内孔中还尚未加工出键槽。
联轴器的用户通常都是按照他们的要求扩大孔径并加工键槽而不再重新平衡。
倘若最终键的长度和与其配合的键槽长度大致相等，该方法就基本符合半键准则。
附录B
（资料性附录）
制作半键的具体考虑办法和键的使用
B.1仿轮廓形半键
当把图1所示的轴和配合件用的两个仿轮廓形半键放在一起时，它们会与最终转子组件所使用的全键的整个尺寸和质量相同。
但是，像这样的仿轮廓形半键制作起来相当昂贵，因此，平衡单件或小批量的轴和配合件也很少使用。
B.2轴用非仿轮廓形半键
工厂实际应用中常常使用的是小于理想尺寸的半键，这样的半键近似等于最终键的半个高度或半个长度（参见图B.1～图B.3）。
半长键更可取，因为它们比半高键容易制作，而且会提供比半高键还接近理想仿轮廓形半键的不平衡量值。
实际上，对于具有正方形横截面的键，将其切至最终键的全部质量48%的半长键，通常产生的不平衡量值将在理想仿轮廓型形半键的2%以内。
若轴与配合件的键槽深度不相同，则上述的近似方法不再适用。
取而代之，对于其长度加长直到8mm的轴用半长键，其质量宜是最终全键的45%；
而对于加长量较大的半长键的质量宜是最终全键的54%。
按此百分比制作的这些键，其不平衡量值一般在其理想值的2%以内。
以上确定的百分比用于平衡具有挠性特性的轴使用的半键可能不十分准确。
2——切削掉的材料；
3——轴用的半键。
图B.1半高键组
l——键槽长度。
图B.2用于平衡轴的半长键，其重心位于最终组件中全键重心的同一横向平面内
B.3配合件用的非仿轮廓形半键
对于小批量生产，使用非仿轮廓形半高键是很普遍的。
为了补偿切削掉的轴的轮廓那部分材料（见图B.1中对图号1的说明），这类半高键的长度宜超过最终全键（正方形截面）长度的4%。
对于大批量生产，使用如图B.3所示的半长键可能是比较有效的。
这类半键能用螺钉固定在平衡心轴上两相对键槽的其中一个键槽里以保持其轴向位置。
在平衡过程中要把配合件轴向定位于键的居中位置。
1——配合件；
2——半长键。
图B.3 在具有两个互成180°
相同键槽的已平衡的心轴上平衡配合件用的半长键
B.4半键的长度
对于给定的轴直径，键的长度还尚未普遍标准化。
轴和配合件通常由不同的制造者提供，互相都不知道对方的键槽长度。
在这种情况下，其规则是：
每个制造者使用的半键都是以最终组件的键将要占据其键槽全长为假设条件来确定其合适的尺寸（见A.1.6）。
轴和配合件的装配者偶尔会遇到轴的键槽比配合件的键槽长的情况。
为避免不得不基于较短的配合件的键槽用半键重新平衡轴，或者基于较长的轴键槽用半键重新平衡配合件，下列两种可供选择的解决方法之一可用于组件的总装：
a）阶梯键，加工成具有两个不同高度截面的键以适应轴和配合件中不同的键槽长度（参见图B.4）；
b）均长键，由全高键切至轴和配合件键槽的平均长度而构成的键（参见图B.5和B.6）。
1——阶梯键；
2——轴；
3——配合件。
图B.4短配合件用的阶梯（最终）键
——键槽长度；
——配合件的长度；
——键的平均长度。
=
图B.5在理想的轴向位置上短配合件用的均长（最终）键
1——填充的；
2——未填充的；
图B.6与轴端齐平安装，产生平衡误差的短配合件用的均长（最终）键
均长键理想的轴向安装位置是在轴的键槽矩形部分的中心并要把配合件对准键的中心安装（参见图B.5），然而，要把配合件安装在理想的轴向位置是不太可能的。
通常可以把配合件与轴端齐平安装，如图B.6所示。
因此，这会产生平衡误差，参见B.5。
如果配合件的键槽比轴的键槽长，则要基于较短的轴键槽用半键平衡配合件。
另一种方法是做成阶梯键，该键的一半填充配合件键槽的全长，另一半填充长度较短的轴键槽。
B.5由键产生的平衡误差
由于存在键槽设计间隙，机加工公差和相对于理想形状或位置的偏差，所以半键能够产生平衡误差（因而会影响到转子组件的剩余不平衡量）。
图B.6示出的安装方法引入了两种平衡误差：
一种是由键上标注“填充的”那部分本来需放置在标注“未填充的”那部分的轴向位置而没放所产生的平衡误差，称为偶不平衡；
另一种是由键上标注“填充的”那部分被放置在比本来要放在标注“未填充的”那部分离轴的中心线距离较远的位置上而产生的静不平衡。
为评估这些误差的重要性要将它们分离到诸如图B.7所示的轴（转子）的Ⅰ校正平面和Ⅱ校正平面上。
需要注意；
平衡误差是产生在键的平面，该误差是一个单一的不平衡量，当将其分离到各允差平面时，通常会增加该误差的影响。
在图B.7所示的轴的示例说明了将允差平面作为校正平面的这种情况。
对于Ⅰ平面（相邻较近的校正平面）该误差增加的比率为x/y，对于Ⅱ平面（相邻较远的校正平面）其变化的比率为-z/y。
间隔很近的两个平面产生的偶不平衡误差，例如图B.6所述的那些误差，通常按各偶不平衡平面与各校正平面间距的比值分离成轴（转子）各校正平面上的较小的不平衡量值。
图B.8通过带有键和键槽分别处于静止和之后的工作位置时，轴和配合件组件的横截面示图说明了另一种误差。
该误差是由配合间隙允许键有一点倾斜产生的。
当给轴和配合件单独设定平衡允差时，要将这些和其他的平衡误差都考虑进去。
x、y、z——距离；
Ⅰ、Ⅱ——校正平面。
图B.7将单一不平衡量从键平面分离到轴（转子）的校正平面
a）静止位置b）工作位置
a轴的扭矩。
图B.8静止和工作状态键的位置
B.6键槽端部的形状
通常是用端铣刀机械加工表1中的A型和B型键槽，或用盘铣刀加工表1中的C型键槽。
如图B.9和图B.10所示，若轴键槽的圆形部分不用最终键来填充（在C型键槽中此部分从来不用填充），则当计算半键尺寸时就无需考虑其不平衡量值（见表1中的尺寸l）。
而这个小空间在轴上会产生一个不平衡量，并且要与轴的其他不平衡量在轴的各校正面上一起校正。
由此而引起的轴的内弯矩对于具有刚性特性的转子是无关紧要的，但对于具有挠性特性的转子是不可接受的。
配合件键槽通常是用拉刀或插床加工的，因此形状是矩形的，两端是开口的。
若配合件是用一个充满整个键槽长度的半键平衡的，并在之后将其安装到带有与配合件键槽长度相等的单圆头或双圆头键的轴上，则要产生一个小的平衡误差。
每个键的圆头端都会在配合件的键槽中留下空闲的两个小角空间。
在大多数情况下，这个误差小得足以被转子组件的平衡允差所包容。
否则，要使用合适尺寸的半键通过重新平衡配合件来校正该误差。
a若最终键不填充键槽的这部分也不要用半键来填充。
图B.9用端铣刀机械加工的表1中的A型和B型轴键槽
a键槽的这部分不用半键也不用最终键来填充。
图B.10用盘铣刀机械加工的表1中的C型轴键槽
B.7定位螺钉的使用
为防止安装到轴上的配合件轴向移动，常常要使用一个或几个定位螺钉。
这些螺钉直接被紧固在配合件键槽上方的轮毂上。
当在一个心轴上平衡配合件时，要确保把一个或几个定位螺钉向下拧紧到键上。
这将使心轴在定位螺钉的对面紧压住配合件的内孔，此情况与最终转子组件的情况相同。
若配合件具有两个相对位置为90°
的定位螺钉，要确保每次都要以相同的次序拧紧这两个螺钉。
遵循这些步骤能使各种平衡误差最小化。
附录C
轴和配合件键准则的对比
C.1键准则的描述
C.1.1对于轴及其配合件的平衡有下述三种方法，即键准则：
——全键准则（参见C.1.2）；
——半键准则（参见C.1.3）；
——无键准则（参见C.1.4）。
C.1.2全键准则要求：
平衡过程中在轴键槽里使用全键（通常为最终键）。
在无键槽的平衡心轴上平衡配合件时不使用任何键。
如果心轴有键槽，就要用其本身使用的全键来平衡。
在配合件的平衡过程中那个相同的键要保留在心轴上。
全键在轴上的位置宜是轴和配合件组装时该键将要占用的同一轴向位置。
C.1.3半键准则要求：
平衡过程中在轴键槽里要使用半键。
在无键槽的平衡心轴上平衡配合件时要使用一个补偿的半键（处理其他情况见A.1.3和A.1.4）。
半键的位置宜是轴和配合件组装时要占用的同一轴向位置。
C.1.4无键准则要求：
在轴或其配合件的平衡过程中不使用任何类型的键，即使二者都具有键槽也是如此。
C.2键准则的优缺点
C.2.1概述
三个键准则的每一个都有其各自的优缺点。
在C.2.2～C.2.4中概括了每个准则最主要的优点和缺点。
C.2.2全键准则
C.2.2.1优点
全键准则的优点是：
a）由于在轴的键槽中使用最终键，且在配合件键槽中不用键，从而避免了由键的质量不正确而带来的平衡误差；
b）不需制作任何特殊的半键；
c）配合件的键槽长度可以与轴键的长度不同，不影响其转子组件的平衡，也不要求使用阶梯键；
d）轴的平衡（不带配合件）能够在试验室或现场用最终键来检测；
e）轴（带着全键）和配合件（不带着键）二者都是在平衡好的状态下从制造厂出厂。
C.2.2.2缺点
全键准则的缺点是：
a）分别在轴中和配合件中产生了一个附加的不平衡量，其结果额外增加了使用半键准则时不需承担的校正费用。
初始不平衡量可能超过许用不平衡量或修正量从而可能引起零部件报废；
b）在轴中产生内弯矩。
键凸出轴的那部分产生了一个不得不在轴体的至少两个平面上使用校正质量校正的不平衡量（因为它通常不能在键的平面上被校正），见图C.1。
内弯矩能够影响具有挠性特性的转子的平衡品质（然而，它不会影响具有刚性特性的转子的平衡品质）。
在装配上配合件以后，这个内弯矩仍保留在轴中；
c）全键准则会给世界市场上造成混乱，因为采用全键法的各个制造者尽管在生产较大的轴时使用半键法，但是也没有做出专门的标记。
如果这些轴是通过两个制造者采用不同的键准则提供的话，其结果就会生产出互不相容的零部件；
d）由于全键的质量是半键质量的2倍，因此在平衡过程中全键从轴键槽中飞离出的危险比半键大；
e）全键准则不允许各联轴器制造者在键槽加工以前按常规惯例平衡其联轴器。
1——全键；
2——校正质量1；
3——校正质量2。
a弯矩。
图C.1在轴体的两个平面上使用两个校正质量校正全键不平衡量时所产生的内弯矩
C.2.3半键准则
C.2.3.1优点
半键准则的优点是：
a）在轴中或在其配合件中不产生不平衡量，因此不需要做相应的不平衡校正；
b）在轴中不产生内弯矩；
c）半键准则允许在加工键槽以前对配合件进行平衡（各联轴器制造者通常都采用这一惯用作法）。
C.2.3.2缺点
半键准则的缺点是：
a）平衡过程中需要使用特殊的半键。
若这个半键不具有正确的质量、形状或位置，则可能会引入平衡误差。
对于诸如半圆键、圆头和钩头键等特殊的半键可能很难加工；
b）半键可能要额外增加费用，特别在现场平衡中更是如此；
c）当在试验室或现场未安装上配合件测定轴的剩余不平衡量或振动时需要使用半键；
d）若在最终组件中所用的键的长度与在平衡时使用的假定设计的半键长度不一致时，则在转子组件中会产生一个不平衡量，由此可能会导致组件被拒收。
C.2.4无键准则
C.2.4.1优点
无键准则是很简便的，因为在平衡过程中无论在轴上还是在配合件中都不需要任何键。
C.2.4.2缺点
无键准则的缺点是：
a）因键的空缺产生的不平衡量需要在轴和配合件二者单独平衡时予以校正；
b）通常在轴键的平面上不能做不平衡校正，而不得不在轴体的两个平面上做不平衡校正（参见图C.1）。
这样做会在轴中产生一个内弯矩，该内弯矩对具有挠性特性的转子能够影响其平衡品质（但不影响具有刚性特性的转子的平衡品质），而且在装配了配合件以后该内弯矩仍保留在轴中；
c）把配合件组装到轴上以后增添的键会产生一个不平衡量。
因此无键准则仅能用于转子组件的许用剩余不平衡量比由缺键产生的平衡误差大的场合。
无键准则对于组件的现场平衡可供选择的解决方法是昂贵的、不便利的，有时还会因为找不到校正平面而不能操作。
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