船用螺旋槳拂配工藝技術(shù)研究

歐海真　陳俊發(fā)　吳瑤

摘 要：本文簡(jiǎn)單的介紹了船用螺旋槳的常規(guī)修理工藝，并以某輪螺旋槳拂配工程為例，對(duì)船用螺旋槳與尾軸的拂配技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

關(guān)鍵詞：螺旋槳；拂配；修理工藝；技術(shù)

中圖分類號(hào)：U671.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 引言

螺旋槳修理是船舶修理中經(jīng)常遇到的工程，大中型船舶的螺旋槳大多為銅合金材料。因海損觸礁、機(jī)械事故、海水腐蝕、空泡腐蝕、鑄造及熱處理缺陷等原因，使螺旋槳經(jīng)常發(fā)生不同程度的損壞，其中海損觸礁造成的后果最為嚴(yán)重。螺旋槳由于海損觸礁會(huì)發(fā)生斷裂， 造成尾軸振動(dòng)大、能量消耗大等問(wèn)題。

2 船用螺旋槳常規(guī)修理工藝

2.1 螺旋槳的檢驗(yàn)

（1）外觀檢驗(yàn)：包括導(dǎo)流帽是否有損傷、裂紋；葉片是否有腐蝕、磨損、裂紋、崩裂、彎曲或折斷；槳轂內(nèi)錐面是否有銹蝕、裂紋，以及鍵槽與鍵配合是否良好；

（2）測(cè)量螺距：包括螺旋槳的螺距及其他參數(shù)。

2.2 拋光、著色檢查

拋光旨在提高推進(jìn)效益及消除應(yīng)力集中現(xiàn)象，可根據(jù)船東意見(jiàn)采用粗拋或精拋，精拋在粗拋結(jié)束后進(jìn)行；

著色檢查在拋光結(jié)束后進(jìn)行，一般著色部位在葉梢和葉根部位，以便在葉梢及葉根部分發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷及可能產(chǎn)生的裂紋。

2.3 螺旋槳彎曲變形的修理

（1）螺旋槳矯正

螺旋槳矯正分冷態(tài)矯正和熱態(tài)矯正兩種，冷態(tài)或熱態(tài)矯正都應(yīng)進(jìn)行目視和著色滲透檢查，并對(duì)缺陷進(jìn)行修整。變形較大的螺旋槳經(jīng)校正以后，應(yīng)重新檢驗(yàn)螺距是否符合規(guī)范。

（2）螺旋槳焊補(bǔ)

葉梢焊縫及丟失處的補(bǔ)焊需在打磨消除裂紋后進(jìn)行，嚴(yán)禁在風(fēng)大和潮濕的環(huán)境中進(jìn)行，原則上材料需要與螺旋槳相同。螺旋槳槳葉割換后需做螺距測(cè)量及靜平衡試驗(yàn)，以便進(jìn)行批鏟磨削或矯正。對(duì)氣飾深度超過(guò)葉片厚度1/3的焊補(bǔ)要慎重考慮，并征得驗(yàn)船師同意。

2.4 靜平衡試驗(yàn)

將螺旋槳置于平衡臺(tái)上，分別在葉梢掛重物P1、P2……調(diào)整使其平衡，即此刻螺旋槳可平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，慢慢停留在任意位置上，而沒(méi)有顯著的回轉(zhuǎn)。然后，稱得最大掛重Pmax 之重量不超過(guò)公式1所計(jì)算的數(shù)值即為合格。但校靜平衡裝置精度偏差值，不得大于允許不平衡重量P的1/3。當(dāng)精度偏差大于P/3時(shí)，應(yīng)采用掛重法。各掛重葉片由水平位置放手后，能自然向下轉(zhuǎn)至接近最低點(diǎn)相同位置上，然后根據(jù)各葉尖掛重（P1 、P2、P3……）的數(shù)值，若Pmax-Pmin≤P時(shí)即為合格。

允許最大不平衡重量標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO484/1-1981）

對(duì)靜平衡超差時(shí)，應(yīng)在較重的槳葉倒車面離邊緣不少于葉寬10%進(jìn)行磨削除重，但磨削后葉片的截面厚度應(yīng)在允許最小厚度之內(nèi)。

如果條件允許，靜平衡試驗(yàn)另一種方法就是電子秤重，主要是利用球面靜壓軸承配合電子檢測(cè)儀調(diào)整螺旋槳葉尖的附加質(zhì)量，即可計(jì)算出螺旋槳的不平衡質(zhì)量，電子秤靜平衡的檢查精度可達(dá)0.1 kg。

3 螺旋槳換新拂配技術(shù)

螺旋槳換新，要求必須與原來(lái)尾軸進(jìn)行拂配。螺旋槳與尾軸的拂配工程不屬于螺旋槳

常規(guī)修理工程，而是螺旋槳的特殊修理工程，也是一項(xiàng)難點(diǎn)工程。下文以我廠某輪螺旋槳拂配工程為例，重點(diǎn)對(duì)螺旋槳與尾軸的拂配技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)探討。

3.1 某輪基本參數(shù)

某輪是一艘屬于美國(guó)籍的集裝箱輪，總長(zhǎng)247.9 m、型寬27.43 m、型深16.15 m。由于第一次進(jìn)塢發(fā)現(xiàn)螺旋槳有裂紋，所以船東要求在第二次塢期換新螺旋槳，計(jì)劃12天塢期（其中螺旋槳拂配時(shí)間為6天）。

該輪螺旋槳Φ7 025 mm×6片×37.2 t ；中間軸Φ582 mm×8.3 m×18.5 t出艙；

尾軸Φ760 mm×12.4 m×42.5 t。

3.2 施工方法

（1）拆卸舊件

按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)及工藝流程拆卸舊螺旋槳，拆前盤車使A葉朝上測(cè)量尾軸下沉量，做好測(cè)量記錄數(shù)據(jù)，為換新拂配做參考依據(jù)；測(cè)量螺旋槳與尾軸配合的尺寸以及將軍帽、油封襯套的相關(guān)尺寸。同時(shí)將尾軸運(yùn)會(huì)車間。

（2）確定拂配方案

拂配方案通常有三種：第一種是固定尾軸、移動(dòng)螺旋槳拂配法。此法適用于中小型船舶螺旋槳的拂配，特別是小型、細(xì)而長(zhǎng)的尾軸；第二種是固定螺旋槳、移動(dòng)尾軸拂配法（平拂法）。適用于大型尾軸、螺旋槳的拂配；第三種是固定螺旋槳、垂直吊移尾軸拂配法（立拂法）。適用于大型螺旋槳的拂配。此種方法勞動(dòng)強(qiáng)度比平拂法稍有減輕，但其缺點(diǎn)是拂刮錐孔小端和鍵槽位置的操作困難，拂配亦難于進(jìn)行。

綜合考慮某輪的參數(shù)、圖紙，決定采用第二種拂配方法比較合適。

（3）拂配施工

①螺旋槳的固定： 將新螺旋槳吊放在拂配現(xiàn)場(chǎng)的沙池內(nèi)。采用臥式研配法，一片槳葉（鍵槽位）朝下，兩邊固定好，螺旋槳垂直水平面，槳轂中心線用拉線法調(diào)整大端；尾軸放在平板小車上，采用拉線法確定軸的理論中心線與槳轂中心線重合；然后在砂箱中堆滿細(xì)砂，再用角鐵、大槽鋼將螺旋槳固定。

②尾軸的固定： 以預(yù)先固定穩(wěn)妥的螺旋槳為基準(zhǔn)，將拆出的尾軸吊回拂配工場(chǎng)，放置在有導(dǎo)向的電動(dòng)車上，用水平儀校正尾軸軸心線到水平位置，并使它與螺旋槳錐孔中心線重合， 重合后再用塞尺測(cè)量錐孔的大小端，做好調(diào)正后的測(cè)量記錄，交由船東現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)可；用夾碼與螺栓固定尾軸，推動(dòng)電動(dòng)車將尾軸錐體插入螺旋槳錐孔內(nèi)，并同時(shí)做好軸與漿的有關(guān)標(biāo)記，以便在拂配過(guò)程中檢查軸與螺旋槳是否變動(dòng)，確保拂配質(zhì)量及進(jìn)度要求。

③拂配：尾軸的鍵槽位對(duì)正螺旋槳鍵孔的鍵槽。利用配制的工具鍵進(jìn)行拂磨鍵槽，其鍵面與螺旋槳鍵槽底留的1 mm左右的間隙拂正，鍵槽拂配完成后才正式拂配螺旋槳錐孔；在尾軸軸錐體上涂色油，開(kāi)動(dòng)電動(dòng)平板車進(jìn)入螺旋槳錐孔，然后使尾軸退出螺旋槳錐孔，在每次尾軸插入和退出錐孔后，要用水平儀檢驗(yàn)螺旋槳與尾軸的垂直度和水平情況；檢查色油接觸情況，進(jìn)行拂磨，直到符合要求。拂磨一般采用砂輪機(jī)拋光，使之均勻分布接觸點(diǎn)。但砂輪機(jī)的震動(dòng)大，精度要求高，也很耗費(fèi)時(shí)間，且打磨不均勻，造成錐孔部分接觸印點(diǎn)輕重不一樣，拂配報(bào)驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)螺旋槳的壓入及退出試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)有個(gè)別案例錐孔出現(xiàn)滲油的現(xiàn)象，不能滿足船東報(bào)驗(yàn)要求。

為此，我們大膽創(chuàng)新采用雙人砂布打磨，它是在砂輪機(jī)拋光達(dá)到一定程度后，為了進(jìn)一步消除硬點(diǎn)，提高色油斑均勻分布比例而增加的一道精磨工序。雙人砂布打磨采用一根直圓木，上面繞有一層砂布，圓木橫穿車葉錐孔，兩人在大小端使力拂磨。圓木橫穿錐孔，保證整個(gè)接觸面用力均勻，不會(huì)出現(xiàn)局部用力大的情況，能有效消除硬點(diǎn)，大大提高所得精度，提高報(bào)驗(yàn)合格率。由于外加了一道精磨的工序，效果顯著，此舉既提高了工作效率，產(chǎn)品質(zhì)量又滿足了船東船檢的要求，一次性報(bào)驗(yàn)合格率100% ，一級(jí)品100%。

3.3 拂配技術(shù)要求及報(bào)驗(yàn)

（1）拂配的技術(shù)要求錐孔在每25 mm×25 mm 面積上不少于2～4個(gè)接觸點(diǎn)，理論接觸面積應(yīng)在75%以上；

（2）螺旋槳錐孔拂配好后須裝上螺母檢查平面接觸情況，修拂螺旋槳平面達(dá)到平面間隙不大于0.05 mm；

（3）用0.03 mm塞尺檢查錐體兩端連接處，插入深度應(yīng)不超過(guò)10 mm，寬度應(yīng)不超過(guò)15 mm，達(dá)到上述工藝要求后，應(yīng)報(bào)船檢及船東檢驗(yàn)認(rèn)可；

（4）真鍵與尾軸鍵槽配合，兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸，在80%周長(zhǎng)上插不進(jìn)0.05 mm塞尺。鍵底部與鍵槽底面應(yīng)用色油檢驗(yàn)，接觸面積為鍵長(zhǎng)的30%以上；

（5）真鍵與螺旋槳鍵槽配合，要求兩側(cè)面接觸均勻，用0.08 mm塞尺檢查，所插進(jìn)的部分不超過(guò)接觸長(zhǎng)度的40%。安裝后鍵頂與槳葉鍵槽頂部的間隙為0.50～0.90 mm。

3.4 試驗(yàn)

拂配報(bào)驗(yàn)合格后，應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)做螺旋槳的壓入及退出試驗(yàn)。試驗(yàn)參照原設(shè)計(jì)的技術(shù)要求或船檢要求進(jìn)行，采用單個(gè)油泵連接三通高壓閥。由于外加了一道精磨的工序，效果顯著，一次性報(bào)驗(yàn)合格率100﹪ ，一級(jí)品100﹪。壓入至技術(shù)規(guī)范要求的位置后，應(yīng)測(cè)量尾軸后端及螺旋槳小端平面的軸向尺寸做好標(biāo)記，安裝時(shí)按此標(biāo)記進(jìn)行安裝。

由于船東對(duì)該螺旋槳提供了靜平衡及螺距數(shù)據(jù)記錄，ABS認(rèn)可合格，所以靜平衡試驗(yàn)及螺距測(cè)量項(xiàng)目取消。

3.5 螺旋槳的安裝

（1）清潔螺旋槳錐孔，尾軸錐體表面以及油頂螺母；

（2）螺旋槳（銅墊圈、O型膠圈等配件）裝入尾軸，清潔螺母螺紋及尾軸螺紋，裝上油頂及螺母，螺紋涂上MoS2或白油潤(rùn)滑劑，使其緊貼螺紋端面，要求在安裝過(guò)程中要特別注意螺紋，防止碰傷或燒傷螺紋現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）螺旋槳壓緊前，裝上百分表（要求檢查百分表讀數(shù)的準(zhǔn)確精度，磁力表在尾軸上不得有任何震動(dòng)），觀察螺旋槳的位移，用點(diǎn)溫計(jì)測(cè)量尾軸及螺旋槳的溫度，計(jì)算螺旋槳壓入量和軸向允許推進(jìn)壓力；

（4）壓裝螺旋槳時(shí)，按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)方法或船東、船檢要求壓緊螺旋槳，壓緊過(guò)程中，油泵5MPa開(kāi)始記錄，每隔5MPa記錄一次螺旋槳的壓入量，達(dá)到螺旋槳指定壓入位置，卸掉徑向油壓，等待10分鐘后，再卸掉軸向油壓，檢查百分表是否變化或滑移，再測(cè)量軸頭數(shù)，并做好相關(guān)的記錄（整個(gè)壓裝過(guò)程由船東、船檢確認(rèn)）；

4 結(jié)束語(yǔ)

螺旋槳是把主機(jī)的旋轉(zhuǎn)力矩轉(zhuǎn)換成推力的裝置，它是目前使用的最廣泛的推進(jìn)裝置。螺旋槳在使用過(guò)程中會(huì)因各種原因遭受損壞、腐蝕、槳葉卷邊、彎曲、裂縫、折斷、缺口以及槳毅裂縫等常見(jiàn)問(wèn)題，當(dāng)問(wèn)題嚴(yán)重時(shí)，則可能會(huì)遇到換新拂配等特殊修理工藝。目前，國(guó)內(nèi)修理水平差距很大，由于設(shè)備條件的限制以及傳統(tǒng)習(xí)慣的關(guān)系，因此采取的工藝也有所不同。這次某輪螺旋槳換新拂配工程，在保證質(zhì)量的前提下提前兩天完工，贏得了船東的贊賞。這再次驗(yàn)證了工藝技術(shù)的重要性，只有用可行的創(chuàng)新工藝技術(shù)指導(dǎo)施工，才能在施工時(shí)既保證產(chǎn)品質(zhì)量，又提高工作效率。

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