船舶螺旋桨制造与装配工艺

摘要：螺旋桨是船体的的主要动力设备之一，它将船体自带的动能转换成船舶行驶的动力，所以螺旋桨的制造质量和工艺就显得十分重要，螺旋桨的主要制造材料为金属，它的基本制造工艺为铸模造型、浇铸金属、毛坯加工、成品检查、安装使用。本文作者多年从事螺旋桨制造，下面对其制造形式和装配工艺进行分析，望能为广大同行提供经验。

关键词：材料 装备工艺 制造工艺

引言：

由于螺旋桨的重要性使很多船舶技术研发单位对其十分重视，本文通过对螺旋桨的材料、结构等多种形式进行分析，总结出一套合理的螺旋桨制造工艺和安装工序，下面就对螺旋桨制造与装配工艺进行逐一分析。

一、螺旋桨材料

螺旋桨的材料通常以铜合金、铸铁和铸钢为主，但是随着科学技术的发展，很多新型材料，如玻璃钢、尼龙等也成为了螺旋桨的制造材料之一，螺旋桨材料在需要充足的机械性能的同时还需要兼容多种金属的化学性能。

锰青铜作为常用的螺旋桨材料有着延伸率大，抗冲击性能好、耐腐蚀的特点，这种材料常用于海洋用船的螺旋桨制造。但是这种材料的抗空泡剥蚀性能较差。

铝青铜是一种以铜铝合金为主体的多金属合金，它在铜铝的基础上添加了锰、铁、镍等元素，它除了具备锰青铜的优点外，同时重量、疲劳度都相对低，所以很多大型高速船舶螺旋桨都以它为主要材料。它的缺点在于对熔炼和浇筑的技术要求较高，同时大型铸件的冷脆性等问题难以处理，而且价格昂贵。

铸铁螺旋桨成本低，铸造容易，所以在小型船只中被广泛应用，但是由于机械强度低，质脆而易断，易被海水腐蚀，故使用寿命短。同时它自身的切面厚度大使螺旋桨的运行效率降低，所以只能在小型低速船上使用。铸钢螺旋桨的机械性能和抗冲击力都很强，但是其铸造过程统一出现形变，这使其螺旋桨在加工完成后和设计尺寸出现偏差，同时铸钢比其他金属更容易受到海水侵蚀，再加上使用寿命短，所以应用范围很小，只有在提高空泡剥蚀性能的要求上会应用镍合金、钛合金等来制造螺旋桨。

二、螺旋桨的制造工艺

当桨叶片制作完成后就可以直接进行总装，首先要设置总装平台，总装平台要保证非常平整，在总装平台上要设计螺旋桨的中心点，要将螺旋桨的各个弧线半径中点固定，而且在各个固定位置设置定位线。并且要保证定位线和实际理论值的误差不大于1毫米。将桨毂大端置于平台上，并用点焊方法固定于平台上。定位时确保桨毂大端外圆轮廓线与平台上已标画的桨毂轮廓线相对误差不大于1.0mm，桨毂定位轴尖端与4片桨叶0.9R半径线及参考线的相对误差不大于2.0mm。当焊接装配完成后，就要进行桨叶的平台定位。首先将4只桨叶放置在平台上，并且针对已经被固定的桨毂进行装配并焊接。在装配时要保证每只桨叶的弧线中心点和设计点的理论误差不大于2毫米。同时将相邻叶片的弧线半径导边与随边之高度差与理论值相比不大于2.0mm。各叶片的0.3R、0.6R、0.95R半径和参考线交点与装配平台上相应交点间的相对误差不大于2.0mm。

当4只桨叶在装配和焊接定位上完成后，可以让电焊工对螺旋桨与桨毂相接处进行焊接，焊接的过程要保证同步对称。同时在焊接过程中对焊接运条的速度和焊接电流等参数保证一致。桨叶与桨毂交接处焊接完工后要继续用8毫米钢板， 对桨叶与桨毂处进行圆弧过渡焊接。当所有的4只桨叶和桨毂施焊完工后可以将螺旋桨固定的平台上，同时使用黄沙进行覆盖，当掩埋24小时后再剥离总装平台。然后进行相对的打磨，同时检查各半径线曲线和参考线与理论误差值，要保证相邻半径之间的误差值不大于2毫米。

三、螺旋桨试验

当螺旋桨焊接完成后就要进行螺旋桨密性和螺旋桨静平衡试验，下面进行依次说明：

1.螺旋桨密性试验

螺旋桨焊接完工后，用空压机进行气压试验，充气压力不大于0.025MPa。气压试验的同时，对焊缝涂以肥皂水进行外观检查，发现泄漏应停止试验，并对泄漏位置进行补焊。完工后重新加压，直至查不出泄漏点，并保持压力30min，压力没有明显下降为合格。

2.螺旋桨静平衡试验

螺旋桨装焊完工后，应进行静平衡试验。桨叶叶尖处允许不平衡重量经计算为0.75kg。校静平衡装置的精度偏差值不得大于允许不平衡重量1/3即0.25kg。螺旋桨校平衡后取去的重量应在叶背焊缝处用电焊方法进行加重，并在与之对称的另一叶片上用手提砂轮机予以打磨直至满足要求为止。

四、螺旋桨的安装工艺

螺旋桨的安装工艺分为吊排法、双高架吊车、小车法安装，下面对这三种安装工艺进行分别说明。

1.吊排法安装

首先制作一个能够承重的吊排，吊排可以由脚手架管组成，利用铁链将螺旋桨的各个部位按照吊装要求系紧，并且起吊，要将键槽的位置朝下，使整个螺旋桨保持平衡。将吊排两侧用钢索系住，将螺旋桨起重，然后将吊排升起直接靠近艉轴。螺旋桨的每个位置都要保持平衡，而且要将螺旋桨的各部位直接架设在脚手架上，通过绑定位置调整脚手架的高、低、左、右位置，然后对螺旋桨的连接点进行清洁，要将艉轴上的水密压盖和橡胶水密环相互连接。键槽要对准艉轴的平键，然后对螺旋桨进行推移，直到解轴锥圆端全部完成接触。在移动至艉轴接触点时，可以进行适当的选装，保证艉轴螺帽可以进行艉轴螺纹几周，同时检查艉轴螺帽和密封环是否符合嵌入和嵌装的质量，然后将艉轴螺帽进行旋紧。当艉轴螺帽安装中要使用高压油泵进行油压的泵送，这样就可以使螺旋桨的位置进行推移，其位移值应控制到每次2毫米，并直接到起吊眼版木上，注意键槽方向朝下，此时油压的应力不能超过400公斤每厘米。当推进完成后可以用艉轴螺帽扳手进行加固，并且直接套入艉轴螺帽中，然后在使用大锤进行紧固，在紧固的过程中需要在螺帽处加装制动块以防止出现松动。然后可以使用水密压盖用螺钉压紧橡胶水密环。当这些步骤完成后可以直接在将军帽内填放牛油，然后吊装于螺旋桨，最后用螺钉把将军帽固定在螺旋桨上，需要注意的是要在接触面安放柴油纸垫片。螺旋桨在安装完成后要在艉柱间焊接防护罩。

2.双高架吊车吊装

这种方法和吊排法几乎相同，就是省去吊排，使用在船台的两侧增加一个高架吊车作为辅助操作，并且吊装螺旋桨。

3.小车法安装螺旋桨

首先在船台的木制滑道上，先装配两根钢轨，并且将小车安装和吊放在钢轨上，根据不同的轴心需要直接计算中螺旋桨的中心位置，并以此来确定小车的设置高度，同时在小车中放置两根矩形铁，并配装V形垫木。将螺旋桨吊搁在小车搁铁的V形垫木上，要保证键位朝下。清洁艉轴锥圆端部保证螺旋桨的锥圆孔完成水密压盖，并将水密环套入艉轴端。然后把螺旋桨的键槽和艉轴平键对齐，同时开动小车，使小车推进，以完成螺旋桨和艉轴的结合。最后用高压油泵和艉轴螺帽扳手等进行紧固，待螺帽锁紧后完成将军帽等部件的安装。

结束语：

螺旋桨在制造过程中需要对其尺寸进行严格的计算，同时随着船舶的建造规模越来越大，其重量也在不断改变，这使其马力也相应的变大。所以必须针对螺旋桨的结构形式进行合理设计。据调查在大型油轮和集装箱货轮的船轴损伤相当严重，这都是由于螺旋桨键槽设计不合理造成的，所以加强螺旋桨的合理结构设计是未来提升螺旋桨制造与装配水平的重点。

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