螺旋桨的检修

螺旋桨的检修

作者：杨东张代印

来源：《中国科技纵横》2010年第14期

摘要:本文论述了螺旋桨的检修。

关键词:螺旋桨修理检查

船舶螺旋桨是推动船舶前进的机械,它的自重,静平衡性,螺距和材料等都会直接影响船舶的航行性能.螺旋桨在水中运转时又易遭到腐蚀和冲击等破坏.冲击破坏常发生在桨叶处,接近导叶和叶尖处容易变形.因此,除检查螺旋桨桨叶工作面是否出现腐蚀凹坑或其他损伤(如桨叶边缘缺口,折断和裂纹)及其损伤程度外,还要进行叶片螺距检查和静平衡测定。

1 桨叶的修理

(1)桨叶上的凹坑和断叶部分可用焊补方法进行修理.焊补后的几何参数应与图纸相同.铜质螺旋桨所采用的焊条材料应尽量与原材料相同,决不容许青铜与黄铜混合使用.焊补后,焊缝表面应用砂轮磨光及用布轮抛光.

(2)桨叶的裂缝和断裂可用焊接和金属扣合等方法修理.但桨叶断裂处应在0.6R以外的地方才可以采用这种方法修理(在修理前应先钻止裂孔).用金属扣合法修理裂纹时,必须按照扣合工艺要求进行.在未扎合前,金属键与键槽的间隙应不大于0.10毫米;槽中应无间隙.金属键应填满叶片的整个厚度,并磨平使其与叶片表面齐平.

(3)叶片弯曲可用热矫和冷矫方法校正.

2 螺旋桨修理后的检查

裂纹修补后,应检查是否有新的裂纹产生.经过冷矫正或热矫正或大面积焊补后,应检查桨叶的螺距并进行静平衡,并应符合要求.

2.1螺旋桨桨叶螺距的测量

螺旋桨有了螺距误差会使船舶产生震动,震动则会引起尾轴承和支撑轴承过度磨损.有了螺距误差也会造成发动机在超负荷下运转.所以,新造和修理后均要对螺旋桨桨叶螺距进行测量.

测量时,螺旋桨桨叶叶面朝上,使锥孔小端向上(放在平台或平整的地面上)并垫平.将螺旋桨的螺距测量器锥体工具正确地安装在螺旋桨的锥孔上.调整杆子与桨毂平面垂直,横尺的横尺圆套套在杆子上,并能绕杆子转动.指针焊在横尺圆套上,当横尺转动时,指针就在分度器上指出横尺转动的角度.滑块可以沿横尺滑动,圆杆尺插在滑块内,并能上下滑动.然后把螺旋桨叶面划分为

3~6段(每段距离相等),力求R半径为整数,打上洋铳记号并画上白粉(若有图纸,螺距应按原图纸要求).测量前编好桨叶号码,并将号码打在桨叶叶根处.测量时,在每条弧线上靠近桨叶边缘的平直处选A,B两点,打上记号并使A,B两点与螺旋桨中心O点所形成的夹角α度数为360°的因数(即360°能被夹角α除尽,例如15°,20°,30°,40°等).α角的大小可以转动横尺在分度器上读出.将圆杆尺的端尺放在A点上测得读数为a,并转动横尺使圆杆尺放到B点上,测得读数为b.然后按下式算出AB弧线上的螺距:

W=360/α(b-a)

式中:α---为分度器读出的读数。

用同样方法求出同一桨叶上其他弧段上的螺距。每个桨叶测完后,计算出每个叶子的平均螺距,再根据每个叶面的螺距求得整个螺旋桨的的平均螺距。每个叶面的平均螺距和整个螺旋桨的平均螺距偏差均不得超过图纸上所规定的数值。检查结果若螺距超过图纸规定或标准,则应进行修整。修整螺距的的方法如下:

(1)如桨叶是可拆卸的,可将叶面转一定角度。如转动一定角度后仍不能达到标准,在取得验船部门的同意下,可改变桨叶根部的联接螺孔位置,使螺距能调整到标准范围内。

(2)若桨叶和桨毂是整体铸造的,则用火工修整。火工教正时,根据螺距测量结果,在不符合设计要求螺距的各半径处写上记号,并将桨叶须教正处局部加热到一定温度(钢螺旋桨加热到

600~700°C,铜质螺旋桨加热到300~400°C),用锤轻轻敲打。在锤打过程中,须随时检查,直至表面平顺符合原形要求为止,并随时注意防止产生裂纹。

(3)为保证各半径处流线型叶形截面 ,可用薄铁皮作各半径处样板,样板下部与螺旋桨摆放平台接触围成与某半径处弧线一致,样板上部是按图纸某半径处叶形截面制作的,摆放时叶形截面边缘要与通过螺距测量器所画的某半径处的桨叶弧线一致。样板叶形截面倾斜高度通过螺距定义可算出。

(4)对于进一步认识螺旋桨,可用UG软件建模:在各半径处柱面有与叶形后倾线的交点,通过交点作柱面的切面,在切面上作叶形截面参考3,然后用缠绕命令把叶形截面草图缠绕在柱面上,再通过曲线组命令建立曲面,作曲面与桨毂的连接曲面,再用圆周阵列命令复制其余桨叶。建模后可做某部尺寸分析等以及动力分析,强度分析。

2.2螺旋桨的静平衡试验

螺旋桨经修理后必须进行平衡试验,以防止螺旋桨在工作时产生震动。由于螺旋桨加工时不精确,材料不均匀或其他原因,常存在不平衡的质量,它在运转时产生离心力和不平衡力矩。

螺旋桨的平衡分两种,既静平衡和动平衡。静平衡只能消除离心力,而动平衡既能消除离心力,又能消除不平衡力矩。在500转/分以下的螺旋桨只进行静平衡,而船用螺旋桨的转速较低,所以只做静平衡。

螺旋桨的静平衡试验也就是找轻重试验。螺旋桨的静平衡试验比较简单,长轴贯穿在螺旋桨的锥孔内,利用两个锥体工具使长轴的中心与螺旋桨的锥孔中心重合,并得到固定。长轴的两端装有两个球轴承,支承在两边支架上。采用球轴承是为了减少转动时所产生的摩擦阻力,也可以特制的“刀”来代替,以达到减磨的目的。在建造支架时,要考虑安装后的长轴必须平行于水平面。

在桨叶上编上号码,测定时,应使螺旋桨匀速转动,并缓慢地自行停转,观察每次停止在下面的是否都是某一个桨叶。如果某一桨叶每次都停在下面,说明该桨叶太重,相对的上面的桨叶就较轻。于是就在较轻的桨叶尖端上挂上重物,再转动螺旋桨,这样反复试验。每次根据情况加上不同重量的重物,直至调整到每个桨叶转到任一位置,螺旋桨都能自动停止为止。

如果每个桨叶所挂的重量不超过下式计算的B值即为合格:

B=10P/DH2(公斤力)

式中:D----螺旋桨直径,米;

H----螺旋桨在使用时的每分钟最大转速,转/分;

P----螺旋桨总重量,公斤力.

如挂重超过以上计算的重量,则应进行修理.在较重的桨叶背面(倒车面)较厚的地方铲去相应的金属,以求得平衡(铲去的金属位置和重量必须经过计算).桨叶边缘较薄,所以桨叶边缘不容许铲去金属.铲去金属后,仍需进行一次静平衡.