淺談舵系校正與安裝方法

林建偉

摘 ? ?要：本文介紹了船舶懸掛式舵系校正與安裝的相關(guān)工藝要求，特別是對舵桿軸頸塑性彎曲變形修復(fù)、舵銷錐體其錐度套加工、舵銷軸承換新、舵銷軸承安裝和定位、舵機(jī)磨盤修復(fù)以及舵系組裝完工試驗等方面的要求提供了參考，為舵系校正與安裝積累經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：舵桿熱校正;舵銷加工;軸承換新工藝

中圖分類號：U671.95?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： This paper introduces the relevant technical requirements of the ship spade rudder system correction and installation， especially， it provides reference for the repair of rudder shaft neck plastic bending deformation， processing of rudder pintle cone and the taper sleeve， replacing technology of the upper and lower rudder pintle bearings， installation and positioning of rudder pintle bearing， repair of upper and lower millstones of steering gear， testing after assembling the rudder system， the experience will be accumulated for the correction and installation of the rudder system.

Key words： Rudder stock thermal correction; Rudder pintle processing; Bearing replacement technology

1 ? ? 前言

某大型航運公司57 000 DWT散貨船于2018年8月份進(jìn)廠緊急修理，該輪在航行時出現(xiàn)擺舵困難、停航時在海浪沖擊下產(chǎn)生很大的敲擊聲。拆開舵系后發(fā)現(xiàn)：該輪舵桿軸頸及舵桿錐體部位發(fā)生了塑性彎曲變形和扭變形;舵板上、下舵銷錐體和錐度套以及上、下舵銷軸承均發(fā)生松動且腐蝕嚴(yán)重，于是對整個舵系進(jìn)行修復(fù)。

2 ? ?舵桿軸頸塑性彎曲變形修復(fù)

2.1 ?火工校正基本原理

火工校正實質(zhì)上就是利用金屬局部受火焰加熱后冷卻時收縮所引起的變形，來微量校正金屬產(chǎn)生的誤差，最后進(jìn)行150 ℃左右退火消除內(nèi)應(yīng)力。

2.2 ?火工校正軸頸彎曲變形的工藝

（1） 將舵桿放在車床上，找出舵桿軸頸產(chǎn)生塑性變形處的外圓跳動量最大點A點;

（2） 將舵桿吊運到帶滾動軸承的水平V型支架上，重新測量跳動量，檢查其與在車床上測量的跳動量是否一致;

（3） 將舵桿在帶滾動軸承的水平V型支架上進(jìn)行局部預(yù)加熱，在A點軸頸圓周范圍內(nèi)加熱至150 ℃～180℃。由于該部位應(yīng)力集中，受熱的一側(cè)超過屈服極限后就會發(fā)生塑性變形，從而使A點的彎曲變形得到校正;

（4） 將火焰對準(zhǔn)A點軸頸圓周內(nèi)，觀察舵桿上拐檔表讀數(shù)，當(dāng)目測跳動量增至1.5倍以上時停止加溫;

（5） 使用多層石棉布包夾，使其自然降溫到室溫6個小時;

（6）該輪舵桿主要尺度為Φ425*L6 265，根據(jù)船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/T3417—92，修理后允許外圓跳動量為0.20 mm。將舵桿吊運到帶滾動軸承的水平V型支架上，如圖1所示。

依次測量舵桿的工作軸頸及非工作軸頸處的外圓跳動量，檢查與在車床上測量的跳動量是否一致，如表1所示。

3 ? ?舵桿鍵槽處扭變形修理

采用火工校正舵桿時可使舵桿鍵槽處的扭變形有一定的改善，但還不能滿足使用要求，故需將舵桿鍵槽處的扭變形采用下列方法予以消除：

（1） 新加工的鍵槽方向，應(yīng)與原鍵槽中心線方向垂直;

（2） 新加工的鍵槽底部，應(yīng)有R2.5的圓弧過渡;

（3） 新鍵槽加工后的寬度應(yīng)一致，與新加工的鍵按船舶行業(yè)修理標(biāo)準(zhǔn)CB/T3417-92配合;

（4） 原舊鍵槽在舵桿吊運安裝前，應(yīng)填滿貝爾佐納并光滑圓正。

4 ? ? 舵機(jī)上、下磨盤的修復(fù)

（1）測量上、下磨盤的各相關(guān)尺寸;

（2）根據(jù)資料查得磨盤材料為SC42鑄鋼，抗拉強(qiáng)度為420 N/mm。現(xiàn)采用CO2 焊絲、TWE一711進(jìn)行填焊，焊絲直徑為Ф1.2 mm;

（3）對上磨盤的內(nèi)孔及舊鍵槽預(yù)熱120 ℃～150 ℃，厚度每相差3 mm堆焊一層，最后蓋一層表面焊;在每層堆焊之前必須把施焊部位清潔干凈，嚴(yán)禁用風(fēng)扇等對著磨盤吹。堆焊部位，如圖2所示。

（4）堆焊完畢后應(yīng)對上磨盤進(jìn)行退火處理，溫度控制在350 ℃～450 ℃的范圍，以消除焊接內(nèi)應(yīng)力;

（5）根據(jù)舵桿實際測量數(shù)據(jù)及上磨盤圖紙尺寸對上磨盤進(jìn)行加工，即將上磨盤重新上車床光內(nèi)孔面及底面高度H=185，然后再上鏜床重新加工鍵槽并與舊鍵原位置錯開180?;

（6）上磨盤在堆焊前及加工后，都應(yīng)進(jìn)行磁粉探傷;

（7）下磨盤按船供圖紙加工換新，材料為BC3。

5 ? ?上、下舵銷錐體及錐度套加工

5.1 ?上下舵銷錐度套本體孔加工

上、下舵銷錐度套本體孔按圖3所示尺寸重新鏜正：

（1） 以舵葉中心線、舵桿中心線及掌面為基準(zhǔn)，劃線后校正加工內(nèi)孔及平面;

（2） 劃線校正后按圖3所示尺寸加工錐度套本體孔;

5.2 ? 上下舵銷錐度套加工與安裝

（1） 上、下舵銷錐度套材料：鍛綱35#;

（2） 鍛件需要正火處理。

（3） 按圖4所示尺寸進(jìn)行加工;

（4）錐度套加工完成后用干冰作為冷劑，冷凍4小時后組裝。

6 ? ? 上、下舵銷修理

（1） 對上、下舵銷用C02保護(hù)焊在錐體腐蝕部位進(jìn)行填焊，然后按圖5所示尺寸加工錐體，保證錐頸長度;

（2） 在填焊時預(yù)熱至150 ℃，然后對稱施焊，施焊時嚴(yán)禁風(fēng)機(jī)對著吹，焊后需要進(jìn)行加熱、保溫、退火，并用多層石棉布包扎使其緩慢冷卻至室溫;

（3） 上車床校正不銹鋼保護(hù)套外圓，測量跳動量及橢圓度;

（4） 車掉上、下舵銷腐爛螺紋，重新加工螺紋并與新加工的螺母配妥;

（5） 下舵銷加工好后應(yīng)與其錐度套拂配，接觸面用藍(lán)丹著色檢查，接觸油斑點25 mm2不能少于3點。

7 ? ?上、下舵銷軸承的換新

7.1 ?上、下舵銷軸材料選用

舵銷軸承材料有金屬和非金屬兩大類，本次選用非金屬類賽龍，其特性如下：

（1）耐磨性強(qiáng)： 賽龍材料的耐磨性大約是銅的100倍;

（2）摩擦系數(shù)低：賽龍的動摩擦系數(shù)為0.051，比金屬軸承的 0.106低;

（3）抗沖擊性強(qiáng)：賽龍是一種彈性很好的材料，堅韌性是橡膠的4.7倍;

（4）使用壽命長：賽龍軸承的使用壽命是其他材料的2倍以上;

（5）承載能力大：賽龍材料可以承壓至70 Mpa以上。

7.2 ?上、下舵銷軸承外徑、內(nèi)徑、長度加工尺寸

由于上、下舵銷軸承本體座孔腐蝕嚴(yán)重、橢圓較大，不能按過盈的方法安裝舵銷軸承，考慮到時間關(guān)系也不能重新鏜孔，故采用填充貝爾佐納自由定中方法。

（1） 填充物貝爾佐納1321是在上、下舵銷軸承外圓和其本體座孔之間填充，由貝爾佐納供應(yīng)商提供的填充間隙為單邊6 mm，由此確定軸承外徑尺寸;

（2） 舵銷上車床光車，消除其橢圓度并測量其直徑;

（3） 把測量得到的舵銷直徑數(shù)據(jù)交給賽龍的供應(yīng)商計算舵銷軸承內(nèi)徑;

（4） 由于填充了貝爾佐納，在加工舵銷軸承時，其外圓可以加工成螺紋線或在其外圓加工6條鍵槽，以防止軸承松動;

（5） 按照賽龍供應(yīng)商給定的舵銷軸承內(nèi)、外徑和長度等尺寸，進(jìn)行軸承加工。

7.3 ?舵銷軸承換新工藝

見圖6。

貝爾佐納1321是高分子陶瓷金屬修補(bǔ)劑，具有防腐、耐磨、結(jié)合度高等優(yōu)點，固化后具有較高的硬度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性等特點。

為了保證貝爾佐納的填充性能穩(wěn)定性，對舵銷、軸承座及座孔進(jìn)行打砂清潔，使其露出金屬表面并進(jìn)行粗化和防潮處理，提高粘合度。

在軸承本體座孔底部焊一塊托板，并把軸承放入本體座孔內(nèi)，打緊舵銷螺母進(jìn)行舵銷軸承的安裝和定位：

（1） 試裝舵銷軸承，用塞尺測量軸承外圓圓周間隙，用最小值復(fù)測一次，確定最小數(shù)值并記好相應(yīng)位置;

（2）在最小值位置上，選用前后左右的位置用塞尺復(fù)測一次，使其四個位置間隙相等或接近，固定好其位置再用激光復(fù)測整個舵系中線;

（3）由貝爾佐納廠商工程師進(jìn)行現(xiàn)場填充，約12小時后復(fù)測舵銷與軸承的間隙。

8 ? ?結(jié)束語

舵系組裝完畢后，按照舵系試驗大綱進(jìn)行轉(zhuǎn)舵試驗。試驗結(jié)果顯示：舵系平穩(wěn)，沒有振動現(xiàn)象，消除了擺舵困難的故障。通過該輪舵系修理，積累了不少寶貴經(jīng)驗，對今后船廠開展這方面的工作具有指導(dǎo)意義和借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

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[3]王亞峰主編.機(jī)械加工教程 [S]. 北京：北京理工大學(xué)出版社.