某系列艇舵漏水原因分析及修理改進(jìn)

宋海濤，王 亮

(1.4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200;2.海軍青島地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，山東 青島 266000)

技術(shù)交流

某系列艇舵漏水原因分析及修理改進(jìn)

宋海濤1，王 亮2

(1.4808工廠 威海修船廠，山東 威海 264200;2.海軍青島地區(qū)裝備修理監(jiān)修室，山東 青島 266000)

某系列艇舵漏水問題嚴(yán)重，影響裝備安全和使用壽命。調(diào)查分析表明，主要原因是由于支撐孔磨損間隙增大、定位螺母松動(dòng)、支撐孔軸線不正、橡膠圈裝配不當(dāng)?shù)?，根?jù)原因逐一采取改進(jìn)措施，使舵漏水問題得到圓滿解決。

舵；漏水；改進(jìn)措施；加工精度

某系列艇是海軍近海防御的中小型艦艇，也是我廠主要維修的艦艇之一。由于設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)存在一些不足，該系列艇舵漏水問題十分普遍，一直是困擾部隊(duì)使用和工廠修理的難題，輕則導(dǎo)致艇體腐蝕加快，艙內(nèi)設(shè)備受潮失靈，重則需要安排專泵抽水，否則舵艙水位上漲，威脅全艇安全。海軍裝備機(jī)關(guān)曾將此問題列為艦艇“三漏”綜合治理重點(diǎn)項(xiàng)目之一，要求裝備保障部門限期解決。

1 舵結(jié)構(gòu)

此舵是一種特殊的懸掛式舵，主要由舵葉、支撐管、支撐座及舵軸等組成，如圖1所示。支撐管上半部分安裝于船體支撐座的支撐孔中，上半部分通過定位螺母固定鎖緊，支撐管下半部分懸掛在艇體下方。舵軸穿入舵葉內(nèi)孔，下半部分與舵葉連接固定，舵軸上半部分穿入支撐管中。舵葉套在支撐管上，由2個(gè)銅套作支撐。舵柄帶動(dòng)舵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，舵軸帶動(dòng)舵葉繞支撐管轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖1 舵系結(jié)構(gòu)圖

從舵結(jié)構(gòu)看，外部海水要通過舵漏入舵艙內(nèi)有2條途徑：一是從支撐管與支撐孔之間漏入；二是從支撐管與舵葉銅套之間漏入。為此在設(shè)計(jì)上，支撐管與支撐孔之間采用過渡配合，并在下端面采用橡膠密封圈密封，而支撐管與舵葉銅套之間采用舵葉空腔內(nèi)注滿潤(rùn)滑脂來密封。

2 漏水情況及原因分析

實(shí)際上舵發(fā)生漏水就是上述這2條途徑，同時(shí)伴隨著定位螺母松動(dòng)、支撐管與支撐孔間隙增大、支撐管與舵葉銅套間隙增大、橡膠密封圈密封失效等現(xiàn)象發(fā)生。

2.1 支撐管與支撐孔之間漏水

1)支撐管與支撐孔間隙增大。觀察發(fā)現(xiàn)，漏水嚴(yán)重的舵系，其支撐管與支撐孔間隙一般都變大。支撐孔與支撐管公稱尺寸為D210 mm和D220 mm，設(shè)計(jì)最大間隙不超過0.04 mm，而實(shí)際間隙有的甚至超過2 mm，支撐孔磨損呈橢圓形。分析認(rèn)為，艦艇航行中舵支撐管受沖擊和振動(dòng)導(dǎo)致定位螺母松動(dòng)，螺母松動(dòng)后加快支撐孔磨損和腐蝕，間隙快速增大。

定位螺母松動(dòng)的原因有如下幾點(diǎn)。① 定位螺母設(shè)計(jì)能力不足，艦艇在惡劣海況下航行時(shí)，不足以將舵支撐管固定?。虎谥喂芟鹉z密封圈尺寸偏大，螺母擰緊時(shí)定位平面不能緊靠在支撐孔底平面上，之間有間隙，支撐管處于彈性固定狀態(tài)，使螺母擰不緊而松動(dòng)；③支撐管與支撐孔間隙偏大，支撐管在沖擊和振動(dòng)作用下導(dǎo)致螺母松動(dòng)；④支撐孔底平面與中心線不垂直，本應(yīng)與支撐管定位平面的面接觸變?yōu)辄c(diǎn)接觸，同樣使螺母擰不緊而松動(dòng)。

2) 橡膠密封圈裝配不當(dāng)。支撐管與支撐座孔密封結(jié)構(gòu)如圖2所示，密封圈尺寸為D230 mm×5.7 mm，支撐孔孔口倒角為1.5 mm×45°，支撐管的密封處為R3圓弧槽。當(dāng)支撐管下平面與支撐孔底平面安裝接觸后，橡膠密封圈被擠壓在R3圓弧槽與倒角1.5 mm×45°之間，起到密封作用。實(shí)際支撐孔在修理加工時(shí)，為了保證加工量最小，修后內(nèi)孔與底平面不再垂直，而且孔口倒角大小不均，有的部分可能形成尖角。安裝時(shí)，橡膠密封圈一邊壓緊，另一邊壓不緊，導(dǎo)致漏水。另外，支撐孔口形成尖角，可能損壞密封圈。

圖2 支撐管與支撐座孔密封結(jié)構(gòu)圖

2.2 支撐管與舵葉銅套之間漏水

1)支撐管與舵葉銅套間隙增大。舵葉繞支撐管轉(zhuǎn)動(dòng)，由2個(gè)銅套作支撐，銅套尺寸分別為D160 mm、D220 mm。實(shí)際修理中發(fā)現(xiàn)，銅套磨損比較嚴(yán)重，呈橢圓形，前后方向磨損更大，間隙大的可達(dá)1 mm 以上，間隙越大漏水越嚴(yán)重。

2)舵葉空腔內(nèi)未注滿潤(rùn)滑脂。支撐管與舵葉銅套之間的密封，通過舵葉空腔注滿潤(rùn)滑脂來實(shí)現(xiàn)，正確的注油方法是：從舵軸頂部油嘴注油，直到油脂從支撐管與舵葉銅套之間擠出。如果油脂沒擠出來，說明沒注滿，就可能會(huì)漏水。

3 修理改進(jìn)措施

3.1 縮小支撐管與支撐孔的間隙

修理時(shí)測(cè)量支撐管與支撐孔的間隙，如果超過0.20 mm(經(jīng)驗(yàn)值),就需要修理。方法是：將支撐孔鏜圓，支撐管鑲套，鑲套厚度5 mm，然后鏜加工的尺寸間隙0～0.04 mm。另外在支撐管外徑及定位面處重新加工R3密封槽，寬度和深度等保持不變，仍使用原規(guī)格橡膠密封圈。

3.2 正確裝配橡膠密封圈

裝配前測(cè)量橡膠密封圈、支撐管R3圓槽、支撐孔與底平面垂直度及1.5 mm×45°倒角尺寸，確保密封圈有一定壓縮量，同時(shí)定位螺母擰緊后，支撐管定位平面與支撐孔底平面靠緊，塞尺檢查任何位置都無法插入。

3.3 支撐管與舵葉銅套之間增加輔助密封

支撐管與舵葉銅套處增加一個(gè)草帽形橡膠密封圈進(jìn)行輔助密封，密封改進(jìn)結(jié)構(gòu)具體如圖3所示。

圖3 支撐管與銅套間密封改進(jìn)圖

3.4 縮小支撐管與舵葉銅套的間隙

舵葉銅套與支撐管設(shè)計(jì)間隙0.17～0.25 mm，如果銅套磨損后實(shí)際間隙超過0.50 mm就應(yīng)該修理，將支撐管車削，然后按車削的直徑和規(guī)定的間隙裝配銅套，在保證舵葉能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的前提下，支撐管與舵葉銅套間隙越小越好。

3.5 防止定位螺母松動(dòng)

根據(jù)原因分析，定位螺母松動(dòng)是該舵漏水的主要原因，而螺母設(shè)計(jì)能力偏小又是螺母松動(dòng)的內(nèi)在因素。該螺母實(shí)際為2個(gè)，一個(gè)是固定螺母，另一個(gè)是鎖緊螺母，之間加上一個(gè)鎖緊片。采取的措施是：①根據(jù)現(xiàn)有舵結(jié)構(gòu)和尺寸，適當(dāng)加厚螺母厚度，以增加其緊固力；② 擰緊時(shí)確保支撐管定位平面與支撐孔底平面靠緊，塞尺檢查任何位置都無法插入；③采用樂泰螺紋緊固膠輔助鎖緊。

4 支撐孔及底平面的現(xiàn)場(chǎng)加工

上述各項(xiàng)修理措施中，支撐孔和底平面的現(xiàn)場(chǎng)加工難度最大。由于支撐孔磨損和腐蝕嚴(yán)重并偏位，如果按原軸線找正，實(shí)際加工量將很大，不能滿足支撐孔最小壁厚的要求。因此只能按磨損的孔來找正，這樣需同時(shí)加工底平面，以保證新支撐孔與底平面的垂直度。

4.1 加工技術(shù)要求

支撐孔公稱尺寸D210 mm、D220 mm，2孔鏜圓即可；支撐孔公稱尺寸D210 mm、D220 mm及倒角1.5 mm×45°的同軸度不大于0.03 mm；支撐孔與底平面的垂直度不大于0.05 mm；支撐孔及底平面表面粗糙度不大于3.2。

4.2 保證現(xiàn)場(chǎng)加工精度的措施

1)保證垂直度的措施。為保證加工后的垂直度達(dá)到要求，專門設(shè)計(jì)制作了一種輔助平面加工裝置，結(jié)構(gòu)如圖4所示。支撐孔加工后，設(shè)備及鏜桿不拆卸，將加工裝置本體和夾緊體通過夾緊螺釘固定在鏜桿合適位置。根據(jù)進(jìn)給棘輪的位置，在船體板上焊接擋板，進(jìn)給棘輪被鎖緊螺母固定在傳動(dòng)絲桿上。平面加工時(shí)，先根據(jù)底平面調(diào)整刀具，確定進(jìn)刀量的大小，用頂緊螺釘固定刀具。當(dāng)鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，進(jìn)給棘輪轉(zhuǎn)到擋板的位置，就被撥動(dòng)一個(gè)齒，從而帶動(dòng)傳動(dòng)絲桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)絲桿軸向位置被壓盤限制，而進(jìn)給刀桿的軸徑有一個(gè)導(dǎo)向槽，定位螺釘定位在導(dǎo)向槽中，進(jìn)給刀桿只能前后移動(dòng)，這樣傳動(dòng)絲桿就會(huì)帶動(dòng)進(jìn)給刀桿向前完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)灼矫婕庸ね瓿珊?，將擋板拆除，用手?dòng)進(jìn)給可完成孔口倒角的加工。

圖4 輔助平面加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖

本方法的優(yōu)點(diǎn)是：一種設(shè)備在一次安裝中，就可完成支撐孔、底平面及倒角的加工，能夠保證支撐孔與倒角的同軸度及其與底平面的垂直度，達(dá)到很高的加工精度。

2)保證表面粗糙度的措施。加工中發(fā)現(xiàn)，由于軸向力的作用，鏜桿有軸向竄動(dòng)和振動(dòng)現(xiàn)象，底平面的表面粗糙度無法保證。于是在設(shè)備下部增加防止軸向竄動(dòng)、振動(dòng)的裝置，改進(jìn)后結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 設(shè)備下部軸向結(jié)構(gòu)改進(jìn)圖

原設(shè)備下部軸向結(jié)構(gòu)由鏜桿、支撐套、調(diào)節(jié)套、找正螺釘、鎖緊螺母等主要部件組成。改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)是在支撐套上部和下部各增加一個(gè)平面推力軸承和定位套，通過上、下定位套將2個(gè)平面軸承分別擠靠在支撐套的上、下端面，然后用固定螺釘將2個(gè)定位套固定在鏜桿上，這樣軸向力就直接作用到支撐套上，而支撐套已通過連接板固定到船體板。支撐座底平面加工時(shí)，鏜桿既可確保正常轉(zhuǎn)動(dòng)又可確保軸向不竄動(dòng)，竄動(dòng)及振動(dòng)問題得到了有效解決。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)加工結(jié)果

通過設(shè)備改進(jìn)及制訂合理的加工方法，支撐孔、底平面及倒角的加工順利完成，加工精度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，具體如下。

1)支撐孔直徑加大為211.1 mm和221.4 mm，2孔與倒角的同軸度小于0.03 mm，內(nèi)孔表面粗糙度為2.7～3.2。

2)底平面的表面粗糙度為2.5～2.9，支撐孔與底平面的垂直度小于0.03 mm。

5 修理改進(jìn)效果

經(jīng)過采取上述各項(xiàng)改進(jìn)措施，在修后下水時(shí)對(duì)該艇進(jìn)行了靜態(tài)和航行試驗(yàn)，舵裝置工作完全正常，沒有再漏水。之后，該系列艇舵都按照此方法進(jìn)行修理改進(jìn)，艇出廠后最長(zhǎng)已使用5年，沒發(fā)現(xiàn)一例舵漏水問題，危害多年的舵漏水問題得到圓滿解決。同時(shí)，本文解決舵漏水問題的思路和方法對(duì)各型舵漏水問題提供了較好的借鑒。

Severe leakage exists in the yacht rudder,which influences the safety and working life span of equipments.Investigation and analysis show the causes of increased gaps for wearing supporting hole,loose for position nut,distorted axis and improper fitting of the rubber ring,which are solved one by one by adopting some improving measures.

rudder;leakage;improving measure;processing accuracy

宋海濤(1976-)，男，山東威海人，工程師，大學(xué)本科，主要從事艦艇裝備維修工作。

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2017.01.001

2016-09-12