水密型螺距發訊器的工藝研究

胡志宏，金小弟，顧錫良

● （1．重慶遠風機械有限公司，重慶 404020；2．中國船舶重工集團公司第704研究所，上海 200031）

水密型螺距發訊器的工藝研究

胡志宏1，金小弟2，顧錫良2

● （1．重慶遠風機械有限公司，重慶 404020；2．中國船舶重工集團公司第704研究所，上海 200031）

螺距發訊器的水密性對于其能否發揮正常功用起著重要作用，本文對螺距發訊器的水密性關鍵部位進行分析，提出了相應的加工工藝方法。通過螺距發訊器的靜動態試驗，對螺距發訊器的水密特性進行了驗證。

螺距發訊器；水密性；加工工藝

0 引言

船舶在航行過程中的槳葉實際螺距需要螺距發訊器進行反饋，螺距發訊器工作的穩定性為船舶的正常航行提供了保證，在提高螺距發訊器穩定性的諸多因素中，螺距發訊器的水密性受到廣泛關注。鑒于此，本文針對螺距發訊器的水密性展開了加工工藝方面的研究，并進行了靜動態試驗驗證，現已被廣泛應用于各類船舶。

1 螺距發訊器在調距槳系統裝置的作用與功能

確保操作者觀察到的螺距發訊器指針位置和控制室的屏顯數字與槳葉角處于的實際位置保持高度一致。即：螺距發訊器在調距槳系統里應成為能達到先進的精確定位功能及顯示功能要求的裝置，即便在船破艙進水的情況下，螺距發訊器也能正常工作。

2 螺距發訊器的組成與水密相關的主要部位

功能性部件的基本組成由：殼體、工藝轉動軸、凸輪、調節桿、連接臂、支架、關節軸承、電位器(CCP-45-10)及微動開關（V-165-1B5）、填料函裝置（含水密電纜）及接線柱等。

把油缸活塞的往復運動通過連桿機構轉化成電位器的轉角信號，為電控系統提供螺距反饋信號和接受信號進行比較，實現對螺距進行控制。

水密封的主要部位有：

1）螺距發訊器的殼體（底箱體和上箱蓋的接合面）；2）填料函裝置（含水密電纜）進入螺距發訊器殼體內部的通道；3）懸掛在齒輪箱前端配油器輸出軸與螺距發訊器工藝轉動軸的接合處。

3 設計工藝及加工工藝水密封要求

由于該螺距發訊器有水密封的要求，依據用戶的要求將螺距發訊器的殼體定為關鍵件。

1）殼體鑄造需經特殊過程確認；2）殼體加工視為加工工藝中的關鍵過程，需經關鍵過程確；3）考慮到該型號的螺距發訊器的特殊作用：必須滿足螺距發訊器在船破艙進水后能正常工作。

4 針對水密要求采取的工藝措施與設備措施

4.1 殼體對水密的要求（二要素）

水密封要求及下箱體和上箱蓋定位的精準性。材料選用：ZL102，該鋁合金的鑄造性能優良,無熱裂及疏松傾向，氣密性較高。其密度小，耐蝕性好，可在受大氣海水腐蝕的環境中使用，材料的選用滿足了水密封要求。

4.2 殼體鑄造的工藝措施

在制定鑄造工藝時，為確保殼體材料制作對水密封的要求，摒棄了傳統的澆鑄模型方法，而選用精密鑄造的工藝方法，即：用整塊精密鑄造成型后的鋁塊作為加工件（采用這種加工工藝可避免因選用澆鑄模型加工工藝過程中的金相組織內部的缺陷引起裂紋、氣孔等現象及澆鑄模型箱壁厚度不均勻問題），并經退火處理，使殼體在鑄造環節上滿足水密要求。對整塊成型鋁塊的六個待加工面進行檢測，提出不允許鋁塊表面有裂紋、夾渣和氣孔等要求。

4.3 殼體加工的工藝措施及設備措施

加工工序的安排是重要加工環節，忽略這一點，當成品件經時效后殼體產生變形，會造成水密性失效的后果。具體措施如下：首先將鋁塊六個待加工面精銑至設計圖紙要求的外形尺寸公差要求（長×高×寬），這道加工工序由普通銑床完成。

以下工序由高精密的加工中心機床完成，先加工下箱體和上箱蓋安裝密封橡膠墊的凹、凸結合面，見圖1、2。

圖1 下箱體剖視圖

圖2 下箱體俯視圖

先對整個鋁塊從加工精度要求高的部位開始加工（凹凸結合面），然后加工精度要求相對低的部位，使已被加工精度要求高的部位仍受到整體鋁塊剛性的保障（下箱體和上箱蓋凹，凸結合面的平整度）；然后從加工件中心部位開始分層并向四周擴展鏤空，加工至壁厚處減少切削量，加工至殼體下箱體和上箱蓋成型，以確保下箱體和上箱蓋安裝密封橡膠墊的凹、凸結合面的加工精度不受金屬切削力影響。上箱蓋的加工工藝也如此。

確保在加工過程中，最大限度的降低加工時的機械力及加工完成后殘留應力對安裝密封橡膠墊處的凹、凸結合面和以下二處有水密要求加工精度的影響。

5 填料函裝置（含水密電纜）進入螺距發訊器的通道對水密的要求

加工工藝要點；普通銑床加工內壁φ44孔徑時需以加工中心機床已加工完畢后的外壁孔徑φ44或φ32為基準軸中心線（先用測量表檢測定位加工基準軸中心線）來加工內壁孔徑φ44以保證其同軸度和垂直度。

填料函裝置（見圖3）、水密電纜、殼體三者之間的裝配工藝要點：填料函裝置與殼體安裝后的軸中心線必須一致。才能使得填料函裝置自帶的固定螺母在安裝填料函裝置和殼體擰緊時產生的軸向鎖緊力對 O型密封圈與二孔φ44安裝端面的吻合度及O型密封圈周向受力均勻達到密封要求。

圖3 填料函裝置

在安裝水密電纜進入填料函裝置至螺距發訊器的內部時需將水密電纜處于水平狀態（減少水密電纜對填料函裝置內部定位鎖緊部件的損壞），然后用手沿軸向抽動和轉動水密電纜，同時開始擰緊填料函裝置的夾緊螺母使其對填料函裝置內部定位鎖緊部件產生垂直于軸中心線的抱緊力，將填料函裝置內部的密封橡膠緊緊地和水密電纜組合成一體，用熱縮套管封閉其水密電纜與填料函裝置的接口處，達到水密電纜在填料函裝置內外部的密封要求。

此處加工工藝對水密封的要求是：二個φ44孔與一個φ32的三孔軸中心線必須重合，確保二孔φ44安裝端面與三孔軸中心線的垂直度及二孔 φ44安裝端面相互的平行度。這樣方能保證安裝在二孔φ44安裝端面O型密封圈與填料函裝置之間的最佳配合。達到二者之間的水密要求。

裝配工藝也保證了填料函裝置、水密電纜、螺距發訊器三者之間結合處的水密要求。

6 懸掛在齒輪箱前端配油器輸出軸與螺距發訊器工藝軸的結合處對水密的要求

先用加工中心機床的成型鉆頭鉆通孔 φ19，（然后用測量表檢測，定位孔徑為φ19軸中心線），然后用加工中心機床選用T型刀沿φ19孔徑的軸中心線加工φ23.32×3.2園槽孔至公差尺寸（此φ23.32×3.2園槽孔安裝O型密封圈）然后再以φ23.32×3.2園槽孔的軸中心線為基準軸中心線精加工φ19孔徑至公差尺寸。

此處加工工藝對水密封的要求是：加工工藝采用二次對中軸中心線目的：確保此二孔的軸中心線重合（同軸度）及φ23.32×3.2園槽孔加工端面和軸中心的垂直度。

這樣方能保證安裝在φ23.32×3.2園槽孔內的O型密封圈與螺距發訊器工藝轉動軸之間的最佳配合，達到密封要求。

對殼體以上3處有水密要求的部位，采用以上加工工藝措施及設備措施能確保殼體滿足水密功能的要求。

螺距發訊器各部件裝配尺寸定位精準性的制作，是由加工工藝及高精密的加工中心機床保證。

螺距發訊器制作完成后，裝配工藝的水密要求（在水密部位）需遵守圖紙指示操作，用專用清潔劑和粘結劑處理，包括各緊固件。

7 試驗情況及驗證

根據水密型螺距發訊器的試驗大綱要求，需對該裝置進行多項功能性試驗，其中水密性試驗是本文論述重點。

7.1 靜態水密封試驗

將裝配完成的螺距發訊器吊裝入5m深水池，1h后取出，檢查螺距發訊器有無滲漏。

現場檢測方法：當靜態水密封試驗完畢后，將螺距發訊器外表擦干，拆開箱蓋，檢查底箱內部，沒有發現有滲漏現象視為合格。

7.2 動態水密封試驗

將靜態水密封試驗合格的螺距發訊器做模擬艦船破艙進水動態水試驗，試驗壓力5m高水柱，并將螺距發訊器與試驗用電路板連接，時間為120h。

現場檢測方法：將靜態水密封試驗合格的螺距發訊器吊裝入5m深水池，并按要求通電，每0.5h轉動螺距發訊器的工藝軸一個循環，模擬船舶調距，電流表顯示穩定。電流變化平穩，無電流短路的現象發生，視為合格。

8 小結

因為充分考慮到螺距發訊器的水密性功能：（安全，防護，精確定位的重要性，在設計及制作工藝的指導思想是模擬船破艙進水的最壞狀態），因此在設計、材料選用、加工、裝配和試驗的每個細節均考慮到防泄漏的因素，該螺距發訊器的各項試驗指標均達到試驗大綱的要求， 目前已被廣泛運用在多種船舶上，并得到用戶的高度認可及好評。

[1]張波, 崔恒武, 江志信, 李雁飛. 基于BP網絡的調距槳螺距發訊器故障診斷研究[J]. 機電工程技術,2011(9): 60-62, 113.

[2]朱大奇.電子設備故障診斷原理與實踐[M]. 北京: 電子工業出版社, 2004.

[3]楊士元編. 模擬系統的故障診斷與可靠性設計[M].北京: 清華大學出版社, 1993.

Technical Research on Water Tight Feedback Box Assembly

HU Zhi-hong1, JIN Xiao-di2, GU Xi-liang2
(1. Chongqing Yuanfeng Machinery Co., Ltd., Chongqing 404020, China; 2. No.704 Research Institute, CSIC, Shanghai 200031, China)

The water-tightness of feedback box assembly is an important factor to decide whether the device can normally work or not. The key component of the feedback box is introduced and the improved technique is put forward in this paper. Through the static and dynamic tests, the water-tightness of feedback box is proved.

feedback box; water-tightness; processing technique

U663

A

胡志宏(1961-)，男，高級工程師，研究方向為機械制造工藝及設備。