淺析舵葉錐孔失效后的修復(fù)工藝

朱達(dá)新

（江蘇省江陰中等專業(yè)學(xué)校 機(jī)電工程系，江蘇 江陰 214400）

0 引 言

舵葉錐孔因腐蝕導(dǎo)致的失效在船舶修理過程中是經(jīng)常遇到的問題，分析認(rèn)為主要原因是：

1）裝配方面的原因。舵桿錐體與錐孔安裝不牢固，裝配時(shí)軸向力不夠。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，舵葉與舵桿有輕微的偏轉(zhuǎn)，其扭轉(zhuǎn)力由鍵與鍵槽承擔(dān)，磨損逐步加劇，鍵與鍵槽產(chǎn)生咬邊。這種情況一般發(fā)生在修理安裝后不久，未到預(yù)定的船舶修理期就因舵葉的松動(dòng)而返航修理。

2）密封方面的原因。舵桿錐體與舵葉錐孔因兩端密封不良，海水滲入后引起錐面結(jié)合處腐蝕。當(dāng)腐蝕程度嚴(yán)重時(shí)，錐體與錐面結(jié)合力下降，引起舵葉與舵桿相互偏轉(zhuǎn)，逐步形成腐蝕磨損。海水滲漏途徑是大端密封圈損壞或壓緊力不夠，海水由小端面內(nèi)錐面緩慢滲入，或者是從螺母貼合面滲入。因?yàn)殄F面小端的密封圈結(jié)構(gòu)很難保證密封。由于對(duì)密封認(rèn)識(shí)不足，在不恰當(dāng)?shù)牡胤桨惭b小端密封，形同虛設(shè)。

1 舵葉錐孔失效的后果

舵葉錐孔與舵桿錐體因腐蝕磨損后，轉(zhuǎn)舵時(shí)有沖擊異響，舵機(jī)有敲擊、顫動(dòng)、航行不穩(wěn)跑舵現(xiàn)象。以中海某輪為例，其舵桿錐體因腐蝕磨損而報(bào)廢，舵葉錐孔也因嚴(yán)重腐蝕磨損而報(bào)廢并且無(wú)法用正常手段修復(fù)。

2 失效后的修復(fù)過程

舵桿錐體嚴(yán)重腐蝕磨損后只能換新。一般情況下，舵葉錐孔可采取鑲鋼套的方法恢復(fù)錐孔尺寸，如圖1 所示。

2.1 鋼套材料

鋼套的材料可與本體材料相同，也可用35 鋼鍛打，并經(jīng)回火處理。將鋼套外徑車成階梯形，內(nèi)錐孔依舵桿錐體配車削加工，并留足拂刮余量。

2.2 鋼套的裝配

鋼套的外徑與孔之間為過盈配合，過盈量為0.05 mm，采用冷凍安裝。鋼套兩端外周開10～15 mm 的坡口，安裝后用J507 焊條焊接。鋼套的壁厚最薄處要保證15 mm，但也不宜太厚，太厚將會(huì)影響本體強(qiáng)度，否則需要進(jìn)行強(qiáng)度校核。

2.3 鏜孔后拂配

將舵葉本體錐孔鏜成階梯孔如圖1 所示，兩端開10～15 mm 坡口，內(nèi)孔參數(shù)參照鋼套外徑配車。選擇舵葉的校調(diào)基準(zhǔn)是一個(gè)困難的工作，因?yàn)樵椎膿p壞程度大，已不能確定，采用拉線劃線的方法進(jìn)行找正。在加工舵葉孔的同時(shí)，可在車間內(nèi)進(jìn)行鋼套內(nèi)錐孔與舵桿的錐體互相拂配。當(dāng)鋼套拂配完畢時(shí)，舵葉階梯孔也能同時(shí)加工成型。這樣能縮短周期，將已拂配的鋼套冷凍塞入本體并焊牢，并在鏜床上鏜平焊縫。

圖1 鋼套與舵葉本體

鋼套錐孔與舵桿錐體的拂配要求，在25 mm×25 mm內(nèi)不少于4 個(gè)色油斑點(diǎn)，且接觸均勻，接觸面積大于75%，在實(shí)際操作中可高于此標(biāo)準(zhǔn)，便于船東的認(rèn)可和通過校驗(yàn)。當(dāng)鋼套已鑲?cè)攵嫒~后，最后還須進(jìn)行一次舵桿與舵葉的預(yù)裝，觀察錐面接觸情況是否因電焊而發(fā)生變化，一般需進(jìn)行少量修刮。預(yù)裝后要測(cè)量舵桿錐體小端的縮進(jìn)量C，其數(shù)值對(duì)錐體大端密封圈的尺寸起決定作用。根據(jù)縮進(jìn)量以及測(cè)得的相關(guān)數(shù)據(jù)選用合適的橡膠密封圈。

2.4 舵葉與舵桿的安裝

如圖2 所示，舵桿與舵葉在安裝過程中，其軸向位移

式中：△S1為軸向位移，mm；d1為舵桿錐體大端軸頸直徑，mm；K1為配合面的錐度，△S1的起點(diǎn)是以舵桿錐體與舵葉錐孔緊密貼合確定的。

圖2 錐體聯(lián)接

有時(shí)還要根據(jù)位移換算軸向推進(jìn)力

式中：T 為軸向推進(jìn)力，N；k 為系數(shù)，當(dāng)錐度K1=1/12 時(shí)，k=5×10-7；當(dāng)錐度K1=1/15 時(shí)，k=6×10-7。

在實(shí)踐中多次使用后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)采用式（2）計(jì)算推進(jìn)力時(shí)，△S1值相應(yīng)地會(huì)略微超出式（1）的計(jì)算結(jié)果，即利用式（2）有進(jìn)一步裝緊的趨勢(shì)。

2.5 液壓螺母鎖緊

圖3 液壓螺母

舵桿與舵葉錐面連接的結(jié)合力是由鎖緊螺母的預(yù)緊力決定的。單純靠扳手扳動(dòng)螺母來(lái)緊固是不夠的。為了獲得可靠的聯(lián)接，要制作一只液壓螺母如圖3 所示?；虿捎靡簤郝菽?，這樣可以規(guī)范地獲得軸向推進(jìn)力和軸向位移關(guān)系，并可繪制裝配曲線圖。

2．6 O 型密封圈密封

在液壓螺母的端面上靠近外圓的地方車制一只環(huán)形槽，在裝配時(shí)嵌入O 型密封圈。當(dāng)裝配到位后起封水作用，避免海水從螺母平面滲入。在旋上螺母時(shí)，要用厚白漆或其它材料涂在螺紋上，避免海水從螺紋處滲入。這樣錐面的大端有O 型密封圈，小端也有可靠的密封，海水就不可能滲入腐蝕錐面，使錐面的海水腐蝕問題得到了解決。

3 結(jié) 語(yǔ)

采用錐面聯(lián)接的舵葉與舵桿，在制造與裝配時(shí)主要考慮裝緊力與密封問題，二者不可偏廢，只有兩個(gè)裝緊力與密封問題同時(shí)解決了，聯(lián)接才能可靠，使用壽命才會(huì)延長(zhǎng)。

［1］ 李春香，王永祥，鐘碧良.舵葉錐孔專用加工設(shè)備研究與開發(fā)［J］.廣州航海高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2009（3）：26-27.

［2］ 舒毅.舵葉下沉的危害、修復(fù)與分析［J］.世界航海，1998（4）：44-45.