兩種可調(diào)螺旋槳靜平衡檢驗(yàn)方法對(duì)比

李純

摘 要：對(duì)可調(diào)螺旋槳的靜平衡檢驗(yàn)中的掛重方法和可調(diào)槳單葉片靜平衡方法進(jìn)行介紹和對(duì)比，方便檢驗(yàn)人員的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：可調(diào)螺旋槳 靜平衡 單葉片

螺旋槳的靜平衡是螺旋槳制造中的重要檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要是檢驗(yàn)螺旋槳的偏心距的大小。螺旋槳的偏心距的大小與螺旋槳在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中由于這種不平衡引起的振動(dòng)是密切相關(guān)的，偏心距過(guò)大，引起的振動(dòng)必然過(guò)大，從而引起軸承加速磨損，軸系和船體的振動(dòng)，以及影響主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)等。當(dāng)由不平衡重量而引發(fā)的變動(dòng)離心力被控制在一定范圍內(nèi)，它對(duì)尾軸軸承產(chǎn)生的變動(dòng)負(fù)荷將很小，可以忽略不計(jì)?？烧{(diào)螺旋槳的靜平衡檢驗(yàn)可與固定螺旋槳一樣，采用整槳掛重檢驗(yàn)，但在某鑄造廠檢驗(yàn)時(shí)，看到一種新方法對(duì)可調(diào)槳進(jìn)行單葉片靜平衡檢驗(yàn)。本文就此方法與通常掛重方法進(jìn)行一些比較， 方便檢驗(yàn)人員的具體應(yīng)用。

整槳掛重方法

整槳掛重方法的靜平衡試驗(yàn)所用的設(shè)備稱為靜平衡架，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。如圖1：

式中：G為計(jì)算掛重，kg；D為螺旋槳直徑，m。

可調(diào)螺旋槳作靜平衡檢驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)臺(tái)上將掛重分次掛于各槳葉葉梢最大厚度標(biāo)記點(diǎn)上，然后將掛重的槳葉葉梢最大厚度標(biāo)記點(diǎn)轉(zhuǎn)到水平位置并使其靜止，當(dāng)去掉支承后，掛重的槳葉向下轉(zhuǎn)動(dòng)即認(rèn)為靜平衡試驗(yàn)合格。

對(duì)于回轉(zhuǎn)構(gòu)件兩端軸頸的直徑不相等的，可以用圓盤(pán)式靜平衡架（如圖2）。將回轉(zhuǎn)構(gòu)件的軸頸支承在兩對(duì)圓盤(pán)上，每個(gè)圓盤(pán)均可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而且一端的支承高度可以調(diào)整，以適應(yīng)兩端軸頸的直徑不相等的回轉(zhuǎn)構(gòu)件。而這種平衡架因軸頸與圓盤(pán)間的摩擦阻力較大，故平衡精度比導(dǎo)軌式的靜平衡架要低一些。

可調(diào)槳單葉片靜平衡方法

對(duì)于可調(diào)槳的靜平衡試驗(yàn)，首先應(yīng)對(duì)單個(gè)葉片進(jìn)行力矩平衡試驗(yàn)，分別確定各個(gè)槳葉重心對(duì)于螺旋槳軸線的平衡力矩，然后將槳轂與槳葉按照最差的力矩平衡條件組裝后進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)以保證組合式螺旋槳在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)槳葉按何種順序安裝均可滿足靜平衡條件。對(duì)于可調(diào)螺距槳，應(yīng)將其螺距調(diào)整到0時(shí)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。對(duì)于組合式螺旋槳，由于大多數(shù)的鑄造廠只生產(chǎn)其部件而無(wú)法對(duì)其裝配后進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)，而造船廠在對(duì)其裝配后由于不具備試驗(yàn)條件也無(wú)法對(duì)其進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)。根據(jù)此實(shí)際情況，某些鑄造廠采取的對(duì)單個(gè)槳葉進(jìn)行力矩平衡試驗(yàn)。

可調(diào)螺旋槳是由單葉片組合而成的，如果由葉片前端的不平衡重量引起的離心力小于整個(gè)螺旋槳重量的1%，那么組裝后的可調(diào)螺旋槳將可以滿足靜平衡的要求。我們知道，由葉片前端的不平衡重量引起的離心力是很難進(jìn)行測(cè)量的，但我們可以把它轉(zhuǎn)換成槳葉的力矩測(cè)量，這樣就簡(jiǎn)單得多。

單片葉前端的允許不平衡重量應(yīng)建立在以下三個(gè)假設(shè)條件的基礎(chǔ)上：①各葉片允許的不平衡重量相等；②槳轂外圓的允許不平衡重量和單個(gè)葉片的允許不平衡重量相等；③考慮在槳轂和各個(gè)葉片上存在最差的不平衡重量。

下面以最常見(jiàn)的4葉螺旋槳為例，其最差的不平衡狀態(tài)圖如圖3：

葉片葉前端的允許不平衡重量的測(cè)量原理為三點(diǎn)支撐法（如圖4），計(jì)算公式為：

G=G1+G2+G3

G×X=G1×X1+G2×X2+G3×X3

G×Y=G1×Y1+G2×Y2+G3×Y3

式中：G為被測(cè)葉片重量，G1、G2、G3分別為對(duì)應(yīng)稱重傳感器的顯示的重量；

X為被測(cè)葉片的坐標(biāo)值，X1、X2、X3為對(duì)應(yīng)稱重傳感器距中心點(diǎn)的距離；

Y為被測(cè)葉片的坐標(biāo)值，Y1、Y2、Y3為對(duì)應(yīng)稱重傳感器距中心線的距離。

由于三個(gè)稱重傳感器的位置是固定的，所以X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3也是固定值，易于測(cè)量。

測(cè)量時(shí)，將單片槳葉水平固定在裝置上，通過(guò)三點(diǎn)的稱重傳感器將槳葉的分重量測(cè)得，帶入以上公式即可算得槳葉的重心、重量、力矩等參數(shù)。

通過(guò)單個(gè)槳葉的重力力矩與各槳葉的重力力矩平均值進(jìn)行比較，偏差不超過(guò)設(shè)計(jì)審圖時(shí)確定的范圍即為合格。

兩種檢驗(yàn)方法的對(duì)比

掛重方法為較傳統(tǒng)的方法，對(duì)設(shè)備的要求不高，容易實(shí)現(xiàn)，檢驗(yàn)結(jié)果直觀。其缺點(diǎn)是螺旋槳的軸頸與導(dǎo)軌之間的摩擦對(duì)驗(yàn)測(cè)結(jié)果有一定的影響；容易受到人員誤操作的影響。

單槳葉靜平衡方法對(duì)設(shè)備有較高的要求，采用PC控制，所有參數(shù)可以即時(shí)顯示，方便快捷。此種方法在制造可調(diào)螺旋槳帶有備用槳葉的時(shí)候優(yōu)點(diǎn)突出，只需將每個(gè)槳葉的數(shù)據(jù)測(cè)出，再排列組合各種情況進(jìn)行計(jì)算就可得出檢驗(yàn)結(jié)果，而用掛重方法進(jìn)行組合試驗(yàn)時(shí)，拆卸安裝將花費(fèi)大量時(shí)間，生產(chǎn)效率較低。單槳葉靜平衡方法的缺點(diǎn)是槳葉安裝到檢測(cè)設(shè)備上較費(fèi)時(shí)（一般一個(gè)葉片要二十多分鐘）；測(cè)量時(shí)受場(chǎng)地的振動(dòng)影響較大。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)以上兩種螺旋槳靜平衡方法的介紹和對(duì)比可以看出，兩種方法各有優(yōu)缺。在實(shí)際檢驗(yàn)中可以根據(jù)廠家的情況采用其中一種方法。

參考文獻(xiàn)：

【1】船用螺旋槳的靜平衡 周洪 船舶檢驗(yàn)局上海辦事處.

【2】多葉螺旋槳整槳靜平衡方法研究 羅江洪、謝偉 中國(guó)艦船研究 2007第3期.

（作者單位：中國(guó)船級(jí)社武漢分社產(chǎn)品處）endprint