船用螺旋桨拂配工艺技术研究

欧海真　陈俊发　吴瑶

摘 要：本文简单的介绍了船用螺旋桨的常规修理工艺，并以某轮螺旋桨拂配工程为例，对船用螺旋桨与尾轴的拂配技术进行了详细的探讨。

关键词：螺旋桨；拂配；修理工艺；技术

中图分类号：U671.91 文献标识码：A

1 引言

螺旋桨修理是船舶修理中经常遇到的工程，大中型船舶的螺旋桨大多为铜合金材料。因海损触礁、机械事故、海水腐蚀、空泡腐蚀、铸造及热处理缺陷等原因，使螺旋桨经常发生不同程度的损坏，其中海损触礁造成的后果最为严重。螺旋桨由于海损触礁会发生断裂， 造成尾轴振动大、能量消耗大等问题。

2 船用螺旋桨常规修理工艺

2.1 螺旋桨的检验

（1）外观检验：包括导流帽是否有损伤、裂纹；叶片是否有腐蚀、磨损、裂纹、崩裂、弯曲或折断；桨毂内锥面是否有锈蚀、裂纹，以及键槽与键配合是否良好；

（2）测量螺距：包括螺旋桨的螺距及其他参数。

2.2 抛光、着色检查

抛光旨在提高推进效益及消除应力集中现象，可根据船东意见采用粗抛或精抛，精抛在粗抛结束后进行；

着色检查在抛光结束后进行，一般着色部位在叶梢和叶根部位，以便在叶梢及叶根部分发现铸造缺陷及可能产生的裂纹。

2.3 螺旋桨弯曲变形的修理

（1）螺旋桨矫正

螺旋桨矫正分冷态矫正和热态矫正两种，冷态或热态矫正都应进行目视和着色渗透检查，并对缺陷进行修整。变形较大的螺旋桨经校正以后，应重新检验螺距是否符合规范。

（2）螺旋桨焊补

叶梢焊缝及丢失处的补焊需在打磨消除裂纹后进行，严禁在风大和潮濕的环境中进行，原则上材料需要与螺旋桨相同。螺旋桨桨叶割换后需做螺距测量及静平衡试验，以便进行批铲磨削或矫正。对气饰深度超过叶片厚度1/3的焊补要慎重考虑，并征得验船师同意。

2.4 静平衡试验

将螺旋桨置于平衡台上，分别在叶梢挂重物P1、P2……调整使其平衡，即此刻螺旋桨可平稳转动，慢慢停留在任意位置上，而没有显著的回转。然后，称得最大挂重Pmax 之重量不超过公式1所计算的数值即为合格。但校静平衡装置精度偏差值，不得大于允许不平衡重量P的1/3。当精度偏差大于P/3时，应采用挂重法。各挂重叶片由水平位置放手后，能自然向下转至接近最低点相同位置上，然后根据各叶尖挂重（P1 、P2、P3……）的数值，若Pmax-Pmin≤P时即为合格。

允许最大不平衡重量标准如下：

（1）国际标准（ISO484/1-1981）

对静平衡超差时，应在较重的桨叶倒车面离边缘不少于叶宽10%进行磨削除重，但磨削后叶片的截面厚度应在允许最小厚度之内。

如果条件允许，静平衡试验另一种方法就是电子秤重，主要是利用球面静压轴承配合电子检测仪调整螺旋桨叶尖的附加质量，即可计算出螺旋桨的不平衡质量，电子秤静平衡的检查精度可达0.1 kg。

3 螺旋桨换新拂配技术

螺旋桨换新，要求必须与原来尾轴进行拂配。螺旋桨与尾轴的拂配工程不属于螺旋桨

常规修理工程，而是螺旋桨的特殊修理工程，也是一项难点工程。下文以我厂某轮螺旋桨拂配工程为例，重点对螺旋桨与尾轴的拂配技术进行详细探讨。

3.1 某轮基本参数

某轮是一艘属于美国籍的集装箱轮，总长247.9 m、型宽27.43 m、型深16.15 m。由于第一次进坞发现螺旋桨有裂纹，所以船东要求在第二次坞期换新螺旋桨，计划12天坞期（其中螺旋桨拂配时间为6天）。

该轮螺旋桨Φ7 025 mm×6片×37.2 t ；中间轴Φ582 mm×8.3 m×18.5 t出舱；

尾轴Φ760 mm×12.4 m×42.5 t。

3.2 施工方法

（1）拆卸旧件

按照作业指导书及工艺流程拆卸旧螺旋桨，拆前盘车使A叶朝上测量尾轴下沉量，做好测量记录数据，为换新拂配做参考依据；测量螺旋桨与尾轴配合的尺寸以及将军帽、油封衬套的相关尺寸。同时将尾轴运会车间。

（2）确定拂配方案

拂配方案通常有三种：第一种是固定尾轴、移动螺旋桨拂配法。此法适用于中小型船舶螺旋桨的拂配，特别是小型、细而长的尾轴；第二种是固定螺旋桨、移动尾轴拂配法（平拂法）。适用于大型尾轴、螺旋桨的拂配；第三种是固定螺旋桨、垂直吊移尾轴拂配法（立拂法）。适用于大型螺旋桨的拂配。此种方法劳动强度比平拂法稍有减轻，但其缺点是拂刮锥孔小端和键槽位置的操作困难，拂配亦难于进行。

综合考虑某轮的参数、图纸，决定采用第二种拂配方法比较合适。

（3）拂配施工

①螺旋桨的固定： 将新螺旋桨吊放在拂配现场的沙池内。采用卧式研配法，一片桨叶（键槽位）朝下，两边固定好，螺旋桨垂直水平面，桨毂中心线用拉线法调整大端；尾轴放在平板小车上，采用拉线法确定轴的理论中心线与桨毂中心线重合；然后在砂箱中堆满细砂，再用角铁、大槽钢将螺旋桨固定。

②尾轴的固定： 以预先固定稳妥的螺旋桨为基准，将拆出的尾轴吊回拂配工场，放置在有导向的电动车上，用水平仪校正尾轴轴心线到水平位置，并使它与螺旋桨锥孔中心线重合， 重合后再用塞尺测量锥孔的大小端，做好调正后的测量记录，交由船东现场认可；用夹码与螺栓固定尾轴，推动电动车将尾轴锥体插入螺旋桨锥孔内，并同时做好轴与浆的有关标记，以便在拂配过程中检查轴与螺旋桨是否变动，确保拂配质量及进度要求。

③拂配：尾轴的键槽位对正螺旋桨键孔的键槽。利用配制的工具键进行拂磨键槽，其键面与螺旋桨键槽底留的1 mm左右的间隙拂正，键槽拂配完成后才正式拂配螺旋桨锥孔；在尾轴轴锥体上涂色油，开动电动平板车进入螺旋桨锥孔，然后使尾轴退出螺旋桨锥孔，在每次尾轴插入和退出锥孔后，要用水平仪检验螺旋桨与尾轴的垂直度和水平情况；检查色油接触情况，进行拂磨，直到符合要求。拂磨一般采用砂轮机抛光，使之均匀分布接触点。但砂轮机的震动大，精度要求高，也很耗费时间，且打磨不均匀，造成锥孔部分接触印点轻重不一样，拂配报验时现场对螺旋桨的压入及退出试验，发现原来有个别案例锥孔出现渗油的现象，不能满足船东报验要求。

为此，我们大胆创新采用双人砂布打磨，它是在砂轮机抛光达到一定程度后，为了进一步消除硬点，提高色油斑均匀分布比例而增加的一道精磨工序。双人砂布打磨采用一根直圆木，上面绕有一层砂布，圆木横穿车叶锥孔，两人在大小端使力拂磨。圆木横穿锥孔，保证整个接触面用力均匀，不会出现局部用力大的情况，能有效消除硬点，大大提高所得精度，提高报验合格率。由于外加了一道精磨的工序，效果显著，此举既提高了工作效率，产品质量又满足了船东船检的要求，一次性报验合格率100% ，一级品100%。

3.3 拂配技术要求及报验

（1）拂配的技术要求锥孔在每25 mm×25 mm 面积上不少于2～4个接触点，理论接触面积应在75%以上；

（2）螺旋桨锥孔拂配好后须装上螺母检查平面接触情况，修拂螺旋桨平面达到平面间隙不大于0.05 mm；

（3）用0.03 mm塞尺检查锥体两端连接处，插入深度应不超过10 mm，宽度应不超过15 mm，达到上述工艺要求后，应报船检及船东检验认可；

（4）真键与尾轴键槽配合，两侧面应均匀接触，在80%周长上插不进0.05 mm塞尺。键底部与键槽底面应用色油检验，接触面积为键长的30%以上；

（5）真键与螺旋桨键槽配合，要求两侧面接触均匀，用0.08 mm塞尺检查，所插进的部分不超过接触长度的40%。安装后键顶与桨叶键槽顶部的间隙为0.50～0.90 mm。

3.4 试验

拂配报验合格后，应在现场做螺旋桨的压入及退出试验。试验参照原设计的技术要求或船检要求进行，采用单个油泵连接三通高压阀。由于外加了一道精磨的工序，效果显著，一次性报验合格率100﹪ ，一级品100﹪。压入至技术规范要求的位置后，应测量尾轴后端及螺旋桨小端平面的轴向尺寸做好标记，安装时按此标记进行安装。

由于船东对该螺旋桨提供了静平衡及螺距数据记录，ABS认可合格，所以静平衡试验及螺距测量项目取消。

3.5 螺旋桨的安装

（1）清洁螺旋桨锥孔，尾轴锥体表面以及油顶螺母；

（2）螺旋桨（铜垫圈、O型胶圈等配件）装入尾轴，清洁螺母螺纹及尾轴螺纹，装上油顶及螺母，螺纹涂上MoS2或白油润滑剂，使其紧贴螺纹端面，要求在安装过程中要特别注意螺纹，防止碰伤或烧伤螺纹现象的发生；

（3）螺旋桨压紧前，装上百分表（要求检查百分表读数的准确精度，磁力表在尾轴上不得有任何震动），观察螺旋桨的位移，用點温计测量尾轴及螺旋桨的温度，计算螺旋桨压入量和轴向允许推进压力；

（4）压装螺旋桨时，按图纸设计方法或船东、船检要求压紧螺旋桨，压紧过程中，油泵5MPa开始记录，每隔5MPa记录一次螺旋桨的压入量，达到螺旋桨指定压入位置，卸掉径向油压，等待10分钟后，再卸掉轴向油压，检查百分表是否变化或滑移，再测量轴头数，并做好相关的记录（整个压装过程由船东、船检确认）；

4 结束语

螺旋桨是把主机的旋转力矩转换成推力的装置，它是目前使用的最广泛的推进装置。螺旋桨在使用过程中会因各种原因遭受损坏、腐蚀、桨叶卷边、弯曲、裂缝、折断、缺口以及桨毅裂缝等常见问题，当问题严重时，则可能会遇到换新拂配等特殊修理工艺。目前，国内修理水平差距很大，由于设备条件的限制以及传统习惯的关系，因此采取的工艺也有所不同。这次某轮螺旋桨换新拂配工程，在保证质量的前提下提前两天完工，赢得了船东的赞赏。这再次验证了工艺技术的重要性，只有用可行的创新工艺技术指导施工，才能在施工时既保证产品质量，又提高工作效率。

参考文献

[1]孙自力.《船舶用螺旋桨原理及修理》【M】.哈尔滨工程大学出版社，2010年

[2]陈斯达.《铜合金螺旋桨修理技术》【J】.《中国修船》，1996年05期

[3]张寿富.仲宪忠《船舶螺旋桨的修理及安装【J】.《江苏船舶》，1997