兩種可調螺旋槳靜平衡檢驗方法對比

李純

摘 要：對可調螺旋槳的靜平衡檢驗中的掛重方法和可調槳單葉片靜平衡方法進行介紹和對比，方便檢驗人員的具體應用。

關鍵詞：可調螺旋槳 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環節，主要是檢驗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過程中由于這種不平衡引起的振動是密切相關的，偏心距過大，引起的振動必然過大，從而引起軸承加速磨損，軸系和船體的振動，以及影響主機運轉等。當由不平衡重量而引發的變動離心力被控制在一定范圍內，它對尾軸軸承產生的變動負荷將很小，可以忽略不計。可調螺旋槳的靜平衡檢驗可與固定螺旋槳一樣，采用整槳掛重檢驗，但在某鑄造廠檢驗時，看到一種新方法對可調槳進行單葉片靜平衡檢驗。本文就此方法與通常掛重方法進行一些比較， 方便檢驗人員的具體應用。

整槳掛重方法

整槳掛重方法的靜平衡試驗所用的設備稱為靜平衡架，其結構較簡單。如圖1：

式中：G為計算掛重，kg；D為螺旋槳直徑，m。

可調螺旋槳作靜平衡檢驗時，在試驗臺上將掛重分次掛于各槳葉葉梢最大厚度標記點上，然后將掛重的槳葉葉梢最大厚度標記點轉到水平位置并使其靜止，當去掉支承后，掛重的槳葉向下轉動即認為靜平衡試驗合格。

對于回轉構件兩端軸頸的直徑不相等的，可以用圓盤式靜平衡架（如圖2）。將回轉構件的軸頸支承在兩對圓盤上，每個圓盤均可繞自身軸線轉動，而且一端的支承高度可以調整，以適應兩端軸頸的直徑不相等的回轉構件。而這種平衡架因軸頸與圓盤間的摩擦阻力較大，故平衡精度比導軌式的靜平衡架要低一些。

可調槳單葉片靜平衡方法

對于可調槳的靜平衡試驗，首先應對單個葉片進行力矩平衡試驗，分別確定各個槳葉重心對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行靜平衡試驗以保證組合式螺旋槳在現場安裝時槳葉按何種順序安裝均可滿足靜平衡條件。對于可調螺距槳，應將其螺距調整到0時進行靜平衡試驗。對于組合式螺旋槳，由于大多數的鑄造廠只生產其部件而無法對其裝配后進行靜平衡試驗，而造船廠在對其裝配后由于不具備試驗條件也無法對其進行靜平衡試驗。根據此實際情況，某些鑄造廠采取的對單個槳葉進行力矩平衡試驗。

可調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螺旋槳重量的1%，那么組裝后的可調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行測量的，但我們可以把它轉換成槳葉的力矩測量，這樣就簡單得多。

單片葉前端的允許不平衡重量應建立在以下三個假設條件的基礎上：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葉片的允許不平衡重量相等；③考慮在槳轂和各個葉片上存在最差的不平衡重量。

下面以最常見的4葉螺旋槳為例，其最差的不平衡狀態圖如圖3：

葉片葉前端的允許不平衡重量的測量原理為三點支撐法（如圖4），計算公式為：

G=G1+G2+G3

G×X=G1×X1+G2×X2+G3×X3

G×Y=G1×Y1+G2×Y2+G3×Y3

式中：G為被測葉片重量，G1、G2、G3分別為對應稱重傳感器的顯示的重量；

X為被測葉片的坐標值，X1、X2、X3為對應稱重傳感器距中心點的距離；

Y為被測葉片的坐標值，Y1、Y2、Y3為對應稱重傳感器距中心線的距離。

由于三個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，易于測量。

測量時，將單片槳葉水平固定在裝置上，通過三點的稱重傳感器將槳葉的分重量測得，帶入以上公式即可算得槳葉的重心、重量、力矩等參數。

通過單個槳葉的重力力矩與各槳葉的重力力矩平均值進行比較，偏差不超過設計審圖時確定的范圍即為合格。

兩種檢驗方法的對比

掛重方法為較傳統的方法，對設備的要求不高，容易實現，檢驗結果直觀。其缺點是螺旋槳的軸頸與導軌之間的摩擦對驗測結果有一定的影響；容易受到人員誤操作的影響。

單槳葉靜平衡方法對設備有較高的要求，采用PC控制，所有參數可以即時顯示，方便快捷。此種方法在制造可調螺旋槳帶有備用槳葉的時候優點突出，只需將每個槳葉的數據測出，再排列組合各種情況進行計算就可得出檢驗結果，而用掛重方法進行組合試驗時，拆卸安裝將花費大量時間，生產效率較低。單槳葉靜平衡方法的缺點是槳葉安裝到檢測設備上較費時（一般一個葉片要二十多分鐘）；測量時受場地的振動影響較大。

總結

通過對以上兩種螺旋槳靜平衡方法的介紹和對比可以看出，兩種方法各有優缺。在實際檢驗中可以根據廠家的情況采用其中一種方法。

參考文獻：

【1】船用螺旋槳的靜平衡 周洪 船舶檢驗局上海辦事處.

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

（作者單位：中國船級社武漢分社產品處）endprint