毕业论文（设计）民用船舶舵系轴系修理工艺研究.pdf

民用船舶舵系轴系修理工艺研究摘要木文对近年来国内船厂的轮机修理工程项冃的变化进行了研究,分析认为舵系轴系 修理工程已经成为船厂轮机修理的主要项目。对民用船舶（散货船、油船、集装箱船和 工程船等）中比较常见的舵、轴系结构类型分别进行了介绍。本文的主要工作分为以下几个方面:首先对目前最常见的舵系类型（悬挂舵、半悬挂舵和双支承舵）,对其损坏情况由 轻到重进行分类,依次分为:舵系正常使用,舵系轴承稍有磨损未超差:舵系轴承磨损 超差;轴承孔本体磨战,舵系中心丢失;舵叶的锥孔或法兰面腐蚀,舵杆、舵销的锥体 腐蚀,舵杆或舵销螺母丢失;以及舵叶木体变形,舵杆、舵销的锥体腐蚀,弯曲变形,且舵柱损坏或断裂等。对其损坏原因进行分析,修理工艺进行了逐一分析研究。其次对目前最常见的轴系类型（单轴短轴系、油润滑）,对其损坏情况由轻到重进 行分类,依次分为:轴系正常使用,舰轴管轴承稍有磨损,油封无损坏做常规检查;轴 系拆卸,油封换新做特检；躯轴管轴承磨损超差;以及舱轴管损坏,轴系中心丢失等。对其损坏原因进行分析,修理工艺进行了逐一分析研究。还对改装船新增轴系安装艺 进行了研究。再次对修船厂经常遇到的舵机间换板影响舵系,机舱区域换船底板影响轴系的控制 工艺方法也进行分析研究。本文在对上述修理工艺研究过程中,结合了国内各船厂的修理方法,对些有共同 特征的修理工艺进行了综合;对某些相同的修理内容又列举了多种修理方法,并对各自 的特点进行比较分析。同时对具有一定典型性的修理工艺和有一定创新性的舵、轴系修 理专利方法和专用装件进行了举例介绍。形成了一套较完整的民用船舶舵、轴系修理 工艺和技术方法。关键词:舵系轴系修理工艺变形控制专利技术民用船舶舵系轴系修理I.艺研究AbstractIn the context of the abstract which analyze recently transformation of the engine repairing objects in the domestic shipyard.The rudder and shaft system repairing is to about the crucial objects and therefore introduce common type of the rudder and shaft structure in the civil vessels.(Such as bulk carrier,oil tank,container vessel and engineering vessel)This work can be divided into the following main aspects:First,for the sake of analyzing the most common type of the rudder type(suspension rudder,semi-suspension rudder and double sustained rudder),the abstract categorize the damage situation according to the actually conditions.Accordingly;rudder system is to use in the normal conditions,bearing is to wear-down slightly which is in the limitation;rudder system and bearing is to wear-down which is out of the limitation;body of the bearing hole is to wear-down,center of the rudder system is to be eccentric;cone of the rudder blade or the face of flange is to be corrosion;rudder stock or rudder pintle screw are to be lost and the body of the rudder blade are to be deformation;rudder stock and rudder pin cone are to be corrosion which is bended and deformation.The rudder column is to be broken or rupture.It is to analyze the reasons for the above mentioned situation and accordingly research the repairing workmanship.Second,for sake of categorizing the most common shaft system(single short shaft system,oil lubricating),the abstract categorize the damage situation according to the actually conditions.Accordingly;shaft system is to be in the normal condition,stem-tube bearing is to be slightly wear-down,stem-tube oil seal is to without damage;stem tube bearing dismantle and checking,oil seal is to be renewed;stem tube bearing wear-down is to be out of the limitation and stem tube is to be damaged,the center of shaft system is to be eccentric.It is to analyze the reasons for the above mentioned situation and accordingly research the repairing workmanship.It is actually research the new shaft system installment workmanship in the reconstruction vessels.Finally,it is to research the problems in shipyard which is often happen between the steer-gearing changing plate impact the rudder system and changing the bottom plate impact the rudder-shaft system and analyzing the control workmanship.The abstract is to research above repairing workmanship which is to combine the all domestic shipyard method.Make the general research in the common characteristics and list many repairing methods for the same conditions in which analyze and contrast the individual characteristic.It is exemplified special assembly for the special repairing workmanship and 哈尔滨工程大学硕士学位论文innovation rudder-shaft system patent method,which is aim to form a direct guideline method for the common vessel rudder-shaft docking repairing method.Key words：Rudder syste;shaft system;repairing workmanship;deformation control;patent technique第1章绪论第1章绪论1.I 课题研究的目的和意义船舶的动推进装置.有明轮、平旋轮,喷气推进、喷水推进等,目前民用 船舶的动装置,80%以上采用主机驱动螺旋桨的推进系统,依靠舵来控制航行的 方向,因此舵、轴系是满足船舶正常运营的重要设备。一般船舶每隔2.5年就要进 船坞对舵、轴系进行次检查维护。然而舵轴系在使用过程中往往受到航行区域的 恶劣海况、意外的海损事故、运行维护的疏忽大意和原始材质存在的缺陷等问题困 扰,使得舵、轴系运行出现失效问题。轻微失效会造成船舶的航速下降,油耗上升,振动噪咅增加等问题:轻微失效如果不能及时修复,让其“带病工作”,会使得失效 程度加剧;而严重失效会使得船舶失去动,甚至造成安全事故并带来巨大的经济 损失。船舶舵、轴系修理工程一般必须在船坞内进行。由于船舶舵轴系种类较多,与 各种船型匹配的舵轴系规格相差较大,国内外的设计各有特点,船舶使用中造成的 损坏各不相同,因此选择高效的修理方案,制定合理的修理工艺,往往需要花费不 少时间,而船东希望船舶修理的周期是越短越好,作为修船企业也尽可能希望缩 短坞期、提高效率。在实际生产中,舵、轴系修理工程成为制约船坞周期的重要因 素。如果能够针对各种不同舵、轴系的损坏情况,寻找其相同之处进行分析归纳,在工程勘验中有针对性的对重要部位的测量寻找问题,就能及时确定修理方案、制 定修理工艺;在修理过程中利用相应的装件来降低操作难度,提高修理精度;对 于些舵系部件修理的焊接变形等进行控制,还能减少饉孔时间等,将大大提高舵 轴系修理质量和船坞的使用效率。基于以上分析,进行船舶的舵、轴系修理工艺研究有着重要的意义。哈尔滨工程大学硕士学位论文1.2 课题的研究背景及现状船舶轮机修理工程包括主机、副机、锅炉、泵,舵系、轴系、甲板机械等。早 期的船舶采用蒸汽机动力装置,有蒸汽主机,蒸汽货泵、蒸汽锚机等。每次进厂维 修时提前半年,由修船厂派遣技术人员上船,跟船一个航次,主要是对船上需要维 修、更换蒸汽机的部件进行测绘（因为蒸汽机没有实现标准化专业化,维修时需要 更换的部件全部由厂制作）,技术人员回来后开始出图纸,铸造各种零件的材料,并进行粗加工、自然时效处理。等船进厂后,对蒸汽机进行修理,像汽缸,换新活 塞、活塞环、气门,根据修理后的尺寸配合,对已经准备的零件、材料进行精加工,然后拂配安装,当时船舶修理以轮机工程为主。随着柴油机成为船舶主要动装置 后,这现象大为改观。因为柴油机实现了标准化和专业化,船厂在修理柴油机时,不需要自己制作汽缸套、活塞、活塞环等部件,由专业厂家提供标准备件,船厂只 负责安装,这样船厂的轮机修理工作量大大减少。从上世纪80年代起,批世界一流设备制造商如西门子（船舶电气）、ABB（增 压器）、沙布罗（船舶制冷设备）等在国内成立专业技术维修服务站,对他们自己的 产品进行专业维修,许多轮机工程项目不再需要船厂修理,不再需要进厂维修（可 以采取航修的方式）。而新世纪以来,连主机修理都出现专业化维修（如瓦锡来）。只有舵、轴系工程,由于必须在船坞内进行,且需要大型起重设备,大型机加工设 备配合,无法实现专业化维修,必须进船厂维修。因此舵、轴系修理成为船舶企业 最主要的轮机修理工程。新世纪以来（2008年国际金融危机前）,国内的修船行业蓬勃发展团,一大批 新的船厂纷纷建立,新建船厂普遍拥有大型船坞和充足的码头岸线。据统计网,目 前我国拥有5万吨级以上的修船浮船坞24座,其中以“中海峨眉山”号最大（长 410米、内宽2米,举85000吨,坞容40万吨）；5万吨级以上的修船干船坞30 座,其中以“友联1#”号最大（长400米、宽83米,坞容40万吨）;另有10座在 建的干船坞,其中坞容40万吨的有5座。新建船厂普遍拥有大量钢结构、涂装的劳 动,很快突破了“老牌”船舶企业的单日钢板工程修理量和单日涂装作业面积量;2第1章结论但对于技术含量相对较高的轮机舵轴系修理工程,却无法在短时间突破。许多老的修船企业,在舵、轴系修理工程中,仍普遍采用传统的方法,各企业 也根据自身的特点和条件,对些工艺方法有一定创新,但企业间缺乏交流。如现 在使用船舶舵轴系修理的船舶行业标准是1992版,新标准尚未修订。中远集团于 2005年组织批各船厂退休的“老法师”编制了一套船舶修理技术要求企业标准在 其集团内部使用。其中包括舵轴系修理技术要求,但其内容基本参考了 1992版的船 舶行业标准。1.3 课题研究单位情况简介本文作者工作于上海船厂船舶有限公司,该公司始建于1862年,现属于中国船 舶工业公司。船厂原在浦东陆家嘴地区,2003年前后,生产主体搬迁至上海崇明岛 中部。现崇明厂区占地140余万平方米,拥有10万吨级船台、30万吨级大型港池及600 吨龙门吊、5300()而船体加工车间和320()0m2分段制造车间和2500吨浮吊等生产设施 及设备。上海船厂是以修船起家的,有着悠久的修船历史。原浦西修船分厂的前身为英 联船厂,主要从事修船工作,解放初期上海船厂也以修船为主,并以轮机修理技术 见长,期间还不断与兄弟船厂进行技术交流,为他们培养各类技术人员。上世纪九 十年代初,上海船厂的修船产值曾居全国第一。但随着各地经济的发展,大批新建 船厂的岀现,上海船厂的修船硬件设施已显落后,钢板修理和涂装修理的产能落后 于新建船企,但凭借多年的修船积累,轮机、坞修的修理技术依旧在业界屈指可数。现在修船基地在崇明,拥有码头线750米,10万吨和4万吨级浮船坞各一座,计 划今年再新建30万吨级浮船坞一座。近年来先后完成多艘船舶改装工程,如将10万 吨级散货船改装为减载平台的“新双峰海”,为中海油改装的六缆物探船“海洋石油 718”,缆物探船“海洋石油719”；“雪龙号”极地考察船改装,10万吨级0B0船改 装为油船的“爱尔兰海”“阿拉斯加海”；10万吨级油船改装为散货船的“新上海”“奥创轩”等。3哈尔滨工程大学硕士学位论文1.4 本文主要研究内容木文对近年来国内船厂修理的散货船、油船、集装箱船和工程船等船舶中比较 常见的舵轴系结构类型进行介绍,选取最常见的舵系类型（悬挂舵、半悬挂舵和双 支承舵）和轴系类型（单轴短轴系、油润滑）对其损坏原因进行分析。结合国内各 船厂的修理方法,对舵、轴系修理工艺进行分析研究。针对修船厂经常遇到的舵机 间换板影响舵系,机舱区域换船底板影响舵轴系的控制方法本文也进行分析研究。本文探讨的舵、轴系的修理工艺从正常使用磨损修复方法到非正常事故修复方 法逐一介绍,由简入繁的分别阐述。列举诸多修理方法,分析其特点,并介绍几种 有一定创新性的舵系轴系修理的专利方法和专用工装件。4第2章 舵系修理工艺研究第2章舵系修理工艺研究2.1 概述船舶在航行时,需要根据航线和海况调整或改变自己的航行方向。目前常见的 控制船舶航向的方法有:船艄部和艇部的侧推进器,可利用它的正、倒转产生侧 推力使船实现转向;利用导流管舵的偏转来实现船舶转向;利用全回转z推动装 置的船舶可以进行360。方向调整;利用吊舱式电推进器也可以进行360c方向调 整等。但是目前船舶上应用最广泛的转向装置还是舵系统,船舶舵系的中心位于0#肋 位、船中位置。它包括舵叶和舵传动装置,一般布置在螺旋桨的后面,当它们转动 某角度时,能直接改变船舶的航向。常见的舵系由以下几部分组成:舵叶用于直接保证船舶的操纵性能;舵传动机构用于把舵机产生的,传递给舵杆,舵杆转动带动舵叶转动:舵机是由一整套转舵机械和电动机组成,把作用加在舵杆上,使舵转动;目前民用船舶常见的舵机有整体转叶式陀机和柱塞油缸式舵机。舵机操纵系统为了使舵机能按照驾驶者的意图,及时地进行转舵,并使舵 准确地转动所需要的舵角上,以确保船舶操纵性,就必须有一套由驾驶者（室）控 制、操纵舵机的系统。上述的舵系四大部分是广义的舵系设备,而在修船厂,坞修工程内修理的舵系 项目仅仅指舵叶和舵传动机构。因为舵机可以在坞外进行修理,属于一般的轮机修 理项目,而舵机操纵系统都是电气控制机构,属于船舶电的项目。因此这里研究 的舵系修理工艺,包括舵叶、舵杆、舵销、舵系轴承,上舵承等部件组成的,以舵 系中心线进行上下布置的系统。5哈尔滨工程大学硕丄学位论文2.2 民船常见舵系结构型式船舶舵系的结构型式较多,常见的舵系结构有以下几种类型。2.2.1 半悬挂舵半悬挂舵有2种型式。（图2.1）1.舵杆 2、推力盘3.推力轴承7.上舵销轴承8.上舵销9.舵柱图2.14.舵承衬套 5.上舵承6.联轴器螺栓10.舵叶 1L下舵销轴承 12.下舵销半悬挂舵1该型半悬挂舵设有舵柱,舵柱上有上、下舵销。舵系共有3个支点，即上舵承衬 6第2章舵系修理工艺研究套轴承和上、下舵销轴承。舵杆上部有推力盘推力板轴承,通过法兰式联轴器与舵 叶连接,承受舵叶的重量并为舵叶转向提供扭矩。上、下舵销不受舵叶重力,起舵 系旋转导向作用。半悬挂舵的另种型式。（见图2.2）1.舵杆 2.推力盘 3.推力轴承 4.舵承衬套 5.上舵承6.中间轴承7,舵柱 8.舵叶 9.舵销轴承 10.舵销图2.2半悬挂舵2该型半悬挂舵设有舵柱,舵柱上只有下舵销。舵系共有3个支点,即上舵承衬套 轴承、舵杆中间和下舵销轴承。舵杆通过锥体与舵叶连接,承受舵叶的重量并为舵 叶转向提供扭矩。舵销不受舵叶重力,起舵系旋转导向作用。7哈尔滨工程大学硕士学位论文2.2.2双支承舵双支承舵有2种型式。（见图2.3）L舵杆 2.推力盘 3.推力轴承 4.舵承衬套 5.上舵承6.舵杆中间轴承7.舵叶 8.舵销 9.舵销轴承 10.下舵承图2.3双支承舵1该型双支承舵设有下舵承,下舵承上有下舵销。舵系共有3个支点,即上舵承衬 套轴承、舵杆中间轴承和下舵销轴承。舵杆通过锥体与舵叶连接,承受舵叶的重量 并为舵叶转向提供扭矩。舵销不受舵叶重力,起舵系旋转导向作用。双支承舵的另种型式。（见图2.4）8第2章舵系修理.匚艺研究L舵杆6.联轴器螺栓1L下舵销2.推力盘7.上舵销轴承12.下舵销轴承3,推力轴承8.上舵销13.下舵承4,舵承衬套9.舵柱5.上舵承10.舵叶图2.4双支承舵2该型双支承舵设有舵柱和下舵承,舷柱上设有上舵销,下舵承上设有下舵销。舵系共有3个支点，即上舵承衬套轴承和上、下舵销轴承。舵杆通过法兰式联轴器与 舵叶连接,承受舵叶的重量并为舵叶转向提供扭矩。上、下舵销不受舵叶重力,起 舵系旋转导向作用。9哈尔滨工程大学硕士学位论文2.2.3悬挂舵悬挂舵的结构型式。（见图2.5）1.舵杆 2.舵机 3.舵机底座 4.舵管5.舵叶6.舵管轴承图2.5悬挂舵该型悬挂舵设有舵柱和下舵承,舵柱上设有上舵销,下舵承上设有下舵销。舵 系共有2个支点,即上舵承衬套轴承和舵管轴承。陀杆通过锥体与舵叶连接,承受舵 叶的重量并为舵叶转向提供扭矩。舵管轴承不受舵叶重力,起舵系旋转导向作用。第2章舵系修理工艺研究2.2.4导管舵图2.6导管舵导管舵舵设有下舵承,下舵承上设有下舵销。舵系共有3个支点,即上舵承衬套 轴承、舵杆中间轴承和下舵销轴承。导管舵包在螺旋桨外,舵杆通过法笠式联轴器 与导管舵叶连接,承受导管舵叶的重量并为舵叶转向提供扭矩。下舵俏轴承不受舵 叶重力,起舵系旋转导向作用。11哈尔滨工程大学硕士学位论文2.2.5穿心舵1.上舵杆2.推力盘3.推力轴承4.舵承衬套5.上舵承6.联轴器螺栓7.舵杆上轴承8.穿心舵杆9.舵叶10.舵杆下轴承11.下舵承图2.7穿心舵穿心舵有2根舵杆,并有下舵承。舵系共有3个支点,即上舵承衬套轴承、穿心 舵杆上、下轴承。上舵杆通过法兰式联轴器与舵叶连接,承受舵叶的重量并为舵叶 转向提供扭矩。穿心舵杆不受舵叶重力,起舵系旋转导向作用。此外舵系结构还有多支撑舵,襟翼舵等。尽管舵系的结构型式多种多样,但其 实质是通过舵杆等机构来实现对舵叶的转动角度的控制。其中舵机提供动,上舵 承承受整个舵系的重量,舵杆承受舵叶的重量,并把舵机旋转的扭矩专递给舵叶,而舵销主要起转动的导向作用。在诸多型式的舵系结构中,常见的是悬挂舵、半悬挂舵和双支承舵。对这三种 类型的舵系修理进行重点研究。12第2章舵系修理工艺研究2.3舵系常见故障并分，再其产生的原因船舶的舵系在使用过程中,会产生各种故障。比如转舵阻增大,转舵时间延 长。舵系转动时振动剧烈,或者船舶航行时舵系振动。舵系失效,无法使用等。分析原因,船舶在正常航行时,舵系在一刻不停的工作。当船舶遇到风浪时,为了保持航向,舵叶会承受来自各个方向的波浪的冲击,冲击会随着舵叶、舵杆 传递到舵系的各个部件,产生磨损。当船舶转向时,船体的反作用力又会作用于舵 叶,并通过舵叶、舵杆把传递到舵系的各个部件,产生磨损。由舵系的结构可知,舵系磨损的部件是上駝承的推力板轴承,舵杆轴承、舵销轴承等。由于舵叶都是在 35范围内摆动,因此舵系各部件的磨损也是前后和左右不均匀,一般情况下左 右磨损量比较大。如果舵系的轴承已经磨损,间隙超过极限值,却得不到及时更换继续使用,会 使磨损加剧,直至磨穿轴承,破坏轴承孔木体。当舵系在使用过程中,舵销或舵杆螺母松脱,舵销或舵杆的锥体与舵叶锥孔松 开,海水进入会造成锥面腐蚀。当舵系在使用过程中,舵叶和舵杆的法兰联轴器上的螺栓松脱,法兰面松开,海水进入会造成法兰面腐蚀。当船舶航行时,舵叶撞击到异物,如触礁,搁浅等情况,舵系将会受到巨大的 作用,一旦该大于舵系自身可以承受的极限时,就会产生严重的破坏,比如舵 叶变形,舵杆断裂等。可以把舵系的损坏情况由轻到重分成以下五类情况:1、舵系正常使用,轴承稍有磨损,未超差。2、舵系正常使用,轴承磨损已超差需更换或修正,但舵系中心未丢失。3、舵系轴承磨损超差需更换,轴承孔本体磨损,舵系中心丢失。但舵叶、舵杆、舵销本体基本完好。4、駝系轴承磨损超差需更换,轴承孔本体磨损,舵系中心丢失。舵叶的锥孔或 法兰面腐蚀,舵杆、舵销的锥体腐仲,舵杆、舵销螺母损坏或丢失。13哈尔滨工程大学硕士学位论文5、舵系轴承磨损超差需更换,轴承孔本体磨损,舵系中心丢失。舵叶的锥孔或 法兰面腐蚀,舵叶本体变形,舵杆、舵销的锥体腐蚀,弯曲变形。舵柱损坏或断 裂等。针对以上各类舵系损坏情况,对其修理工艺在下面的分别介绍。2.4 正常使用舵系的检查艺正常使用舵系的检查艺属于舵系修理的第一类情况。舵系在正常使用过程中,推力轴承、舵杆或上、下舵销的轴承会产生磨损。一般每个坞期都需要进行检查,这类情况无需维修,只是检查,检査艺十分简单。主要有以下几点:1、待船舶进坞后,测量舵系各轴承间隙,用塞尺测量,测量时需要将轴承上下 两端,前后左右四个位置的间隙都测量出来,并记录下来。测量时如果轴承位置比 较高,测量者无法够到时,一般采取搭临时的脚手架,使用专用的修理平台（船厂 自制的专用工具）或采用高架车进行。这样的测量,由于船舶坐在坞墩上,往往会 根据重心的位置偏向边,因此轴承前后左右四个位置肯定有一个位置数据为零。记录下数据后,应把前后的间隙相加,左右的间隙相加,算出轴承的间隙,然后对 照船东的技术说明书或者技术规范进行比较,如果间隙超过极限,则需要进行进 步修理（见2.5节）,如果间隙大于标准,但小于极限间隙,则可以继续使用。舵系 各轴承的间隙是根据轴承的材料以及轴径大小确定的,一般标准间隙在12mm左右,极限间隙在10mm以内。2、测量舵系下沉量。舵叶上部专门设置了下沉量测量位置,测量后与上一次进 坞测量数据进行比较,可以推算出上舵承推力轴承的磨损情况。3、对舵叶进行检査。一般船舶的舵叶都是流线型箱体结构,采用钢板焊接制作,中间是空腔。在舵叶的上下各设置旋塞个。在航行时舵叶长时间浸在海水中,海 水会顺着舵叶钢板的焊缝缺陷渗入舵叶内,增加舵叶重量,并造成内部腐蚀。因此 需要打开下面的旋塞进行检査,如果没有海水渗入,打开时不会有海水流出。如果 海水已经渗入,打开时就会有海水流出,就需要对舵叶的焊缝进行检查。检查方法:等舵叶表面冲砂除锈后,在下旋塞的螺孔上配接头,充入0.02MPa压缩空气,然后 14第2章舵系修理工艺研究用肥皂水检査舵叶的各条焊缝,发现气泡处做好标记,进行补焊。补焊结束后再用 0.02MPa压缩空气进行检査,要求维持压15分钟以上,说明缺陷全部已修正好。4、在坞内对舵系的其它部分目视检査,如有损坏的应进行修理。比如舵叶上的 锌块,腐蚀缩小的应进行更换。舵系联轴器螺栓上的保护水泥,水泥丢失的重新搪 补等。2.5 正常磨损舵系的修理工艺正常磨损舵系的修理工艺属于舵系修理的第二类情况。船舶舵系有2或3个支 点,支点即舵杆或花销轴承,推力轴承等,舵系在正常使用过程中各轴承经过个 或几个坞期的磨损。轴承的内径会磨大,推力轴承的厚度会减薄,而舵杆或舵销上 的护套外径会磨小,其间隙会接近或超过极限间隙。经过进坞测量后,就需要对间 隙超差的轴承进行更换修理。在一般的情况下,舵系下部的轴承磨损最快,舵系上 部的的上舵承衬套或舵机处的磨损较小,因此许多船舶修理时只更换下部的轴承。这类情况主要工作就是更换轴承,有时舵杆或舵销的护套需要加工或更换。2.5.1正常磨损的舵系总体修理工艺对于磨损较小的舵系,一般只更换下部舵销轴承,其修理工艺如下:1、割开舵销螺母处的艺孔板,松开舵销螺母,用液压千斤顶将舵销从舵叶的 锥孔中压出。将駝销和螺母运进车间。2、对于已经超差的轴承,可以采取压出或者直接破坏的方法取出,然后检查舵 销轴承孔,孔表面有无磨损,并测量孔内径,一般需要测孔的上、中、下三个位置,前后、左右两个方向共6个内径数值。3、舵销上车床校调检査,由于舵销与轴承接触,因此当轴承磨损,间隙超差时,舵销上的护套也被磨损了,可以对磨损的轴颈进行光车（见2.5.2节）,要求粗糙度 为Ra3.2以上。并测量加工完成后的轴颈直径。4、新制舵销轴承,舵销轴承外径根据测量的内径数值的均值加上过盈量（见2.5.3 15哈尔滨工程大学硕士学位论文节）,舵销轴承内径根据加工完成后的轴颈直径加上标准间隙。5、加工完成后,将轴承安装入轴承孔内,然后安装舵底销。2.5.2舵杆和舵销护套换新艺图2.8舵杆和舵销示意图常见的舵杆、舵销结构如图。（见图2.8）舵杆和舵销一般采用低碳锻钢制造,其与轴承配合的轴承档都套有护套,护套的材料是不锈钢或铸青铜,在使用过程后 护套磨损修理工艺如下:1、护套的外径轻微磨损,而磨损总是不均匀的,护套表面也会不平整。当更换 轴承时,应先对护套外径进行机加工,即车除表面不平整,车小外径。但外径车小 了会影响强度,一般规定允许将护套车薄至设计厚度的90%。2、如果护套磨损较为严重,车薄至设计厚度的90%时还没有全部车除不平整,一般允许保留部分（不超过30%）不平整,不再继续车小。3、对于那些磨损特别严重,或者原来已经加工过的护套,不能保证加工后控制 设计厚度90%的,只能采取换新护套的方法。16第2章舵系修理艺研究护套换新的工艺要求如下:1、护套材料尺寸确定,应根据实际需要,对材料的内径、外径和长度各放至少 10mm以上余量。2、换新护套的材料选择。原则上按设计图纸选用材料,常用的护套材料是青铜 和不锈钢。由于青铜的铸造性较好,一般均采取离心铸造法。对青铜护套粗加工后,进行表面检查,如有气泡和夹渣等缺陷和采用焊补修复。不锈钢护套也有采取铸造 的方法,但由于不锈钢铸造性能不良,质量往往难以控制,气泡和夹渣较多。粗加 工后再进行焊补,而不锈钢焊补后会产生硬点,难以机加工。因此不锈钢护套也有 采用不锈钢板卷制的方法制作,（见图2.9）不锈钢板是轧制的,材质密实,一般无 缺陷,只需确保对接焊缝的质量就可以了,按标准开坡口进行焊接,焊缝做100%超 声波探伤,合格后做退火处理,再进行机加工。护套粗加工后应配闷板,做压试 验（0.2Mpa,5分钟不得泄漏）,检查护套是否有渗漏。护套精加工时,内孔按过盈 量加工到位,而外径仍然放余量。图2.9不锈钢板卷制护套焊接型式3、护套的安装方法。护套采用红套的方法安装。因此加工时内径放过盈量,并 要求粗糙度达到Ra3.2以上。红套的过盈量选择,可按照船舶行业标准船舶舵轴系 修理技术要求,或者按照基孔制H7/S6或基轴制S7/h6计算。哈尔滨工程大学硕士学位论文加热后涨开量可按公式（2-1）估算:A=Oxax（1-T）（2-1）式中:4 加热后的涨开量,mmD 护套内径,mmT1加热温度,T 一一工作室温,a-.材料膨胀系数,IO。,0300C范围,青铜为18.2,不锈钢为17.2加热方法:（1）火焰加热法（过去常用）。先在舵杆或舵销安装护套的位置用对开夹箍 做好限位。在护套中间穿棍子将护套架起来慢慢转动,用三把氧乙快焊炬均匀加热,加热时用点温计或红外线测温计测量温度,同时测量护套内径,当内径达到需要时,应立即抬着护套套入舵杆或舵销上,此时加热不能停止,直至护套套到限位的位置 后,停止加热,待其缓慢冷却即可。（2）电加热法（现在使用较多）。用电加热板包覆在护套外径进行加热,因此 不需要转动护套,测量测量护套内径,当内径达到需要时,将护套套入,然后停止 电加热。在加热过程中必须同时测量温度和内径变化,如果温度超过3OOC而内径还不 能达到,应该停止加热,因为继续加热护套会变软,会自重下内孔拉成椭圆状,护 套有报废的可能。停止加热待其冷却后再加内孔饉大,然后再进行红套。4、红套完成,待其完全冷却（4小时以上）后可以进行精加工了。2.5.3舵系轴承的换新艺舵杆、舵销的轴承磨损超差需要更换。其更换艺如下:1、轴承材料尺寸确定。一般应对材料的内径、外径和长度各放至少10mm以上 18第2章舵系修理丄艺研究的余量。2、轴承的材料确定。舵系轴承过去使用的材料有铸青铜,铁梨木,橡胶,桦木 承压板等,由于铁梨木稀缺,而桦木承压板的性能不佳,这两种材料已经逐步淘汰,一般民用船舶的舵轴承材料只有铸青铜还被保留使用。而现在随着有机化学工业的 发展,高分子聚合物材料在舵系轴承中被大量应用,最早的高分子聚合物是塞龙(THORDON)叫塞龙是1966年由加拿大公司研制的,其工作温度为65107C,具有耐腐蚀,低摩擦,低磨损使用寿命长等特点,并且得到了几乎所有船级社的认 可。但塞龙轴承价格比较贵,由此也催生了国内外一大批企业生产类似塞龙的高分 子聚合材料,国外的如英国的K龙轴承,国内就更多了(见表2.1)。国内生产的高 分子轴承材料在性能上度能够满足要求,但知名度没有塞龙高,而价格仅为塞龙的 1/31/2。由于这些高分子材料已经得到船级社认可,因此船东可以按自己的需要选 取。表2.1常见高分子轴承材料统计序名称生产企业认可船级社1塞龙加拿大塞龙轴承公司LR、BV、ABS、NK、CCS、DNV2飞龙英国TENMATLR BV、ABS、NK、CCS、DNV3天龙上海博立科技发展有限公司CCS、ABS、DNV、LR、NK、BV、GL、RINA4圣龙鞍山三友工程塑料有限公司ccs5彪龙山东欧亚万通海洋工程公司CCS6聚龙江苏省东台市海鹏船舶配件厂CCS、DNV、LR、GL ABS等7申龙上海仁发合成材料有限公司CCS、LR、BV、NK、DNV、GL、ABS8舟翔龙姜堰市永太船用轴承厂CCS9GZ盐城江华船舶设备有限公司CCS10华龙郑州华龙机械工程公司CCS3、换新轴承的制作和安装方法。船舶舵系轴承换新无法实现标准化,都是根据 实际磨损情况进行单个配车加工,把新轴承的间隙加工到标准数值内。轴承的安装 19哈尔滨工程大学硕士学位论文到轴承孔内普遍采用冷冻法,一般使用干冰（约50C）和液氮（约T90C）。根据 使用冷冻介质的不同,以及所用材料的热膨胀系数,按照公式（2-2、2-3）计算出 轴承内外径尺寸同。轴承外径O外:。外二。孔+AD（2-2）式中:D孔 轴承孔内径的数学平均值（测量后计算求得mm）；AD 轴承安装过盈量（根据具体材料确定mm）；轴承内径D外:内轴+AD+Ad（2-3）式中:D输-配合护套外径的数学平均值（测量后计算求得mm）；4.轴承安装过盈量（根据具体材料确定mm）；Ad 轴承安装间隙（根据具体材料确定mm）；冷冻安装方法有:（1）采用干冰的冷冻,需要将加工好的轴承埋入干冰内冷冻23小时,然后取 出安装。安装时应戴好保暖手套,防止冻伤。（2）采用液氮安装的,由于液氮为190C多的超低温物质,低温会使金属脆裂,必须制作专业的安装工具。几年前我们曾使用液氮不慎,盛放了液氮的钢质容器受 撞击开裂,液氮外泄,险些酿成安全事故。因此使用液氮安装需要制作一套专用 具。制作工具先选择材料,查阅资料后了解到在0C10以下使用的钢称为低温钢,从科学角度划分,将低温钢分为铁素体低温钢和奥氏体低温钢,或分为一般低温用 钢和超低温用钢。对于低温条件下使用的低合金耐低温钢,必须满足下列几个基本 要求,组织稳定,不发生组织变化;良好的焊接性和加工性;工作温度要高于钢的 韧脆性转变温度;对于某些特殊的工作条件,还要求恒弹性、恒膨胀和恒磁导率 等。一般碳素钢的安全使用温度在45以上,纯净度较高的铝镇静钢的韧脆性 转变温度在6055C,所以这类钢仅用于环境温度不低于40C的钢结构。另类 含银低合金钢,国内外成功用于低温容器的制造,如:（l）2.5%Ni钢,正火状态,用于液化丙烯（-47.7C）设备;20第2章 舵系修理工艺研究3.5%Ni钢,正火状态,用于液化乙烷(-88.3C)设备;调质状态,用于液化乙烯(T04C)设备;(3)5.0%Ni钢,调质状态,用于液化乙烯(T04C)设备;(4)9.0%Ni钢,调质状态,用于液化天然气(T62C)和液氮(-196)设备。因此可以选用含锲量达到9%的不锈钢0Crl8Ni9Ti(304)来设计制作专用安 装工具(见图2.10)。图2.10舵轴承冷冻安装工具容器采用双层结构,既能提高保温性;又提高安全性。吊架上配支撑木板,既能防止吊装过程中轴承摇晃,又不会损伤轴承内孔。可拆式吊耳是为了套装支撑 木板而设计的,因为吊耳是轴承冷冻后,吊装时才使用的,因此吊耳采用普通材料 制作。2.5,4上舵承推力轴承、舵承衬套修理和换新艺舵系的上舵承部分即舵机,一般分成两种类型,种是回转式整体舵机,即上舵承属于舵机的一部分,其修理属于舵机修理内容,本文不做研究。另种类 型是柱塞油缸推舵机构,其上舵承有滚动轴承和滑动轴承两种类型,滚动轴承的修 理仅仅是按工作时间更换轴承,本文也不做研究。而滑动轴承上舵承结构如图(见 图2.11),上舵承承受了舵系全部的重力和扭矩,重力依靠推力板和推力轴承;扭 21哈尔滨工程大学硕士学位论文矩依靠上舵承轴承。在实际使用中,由于上舵承位于舵机间内,处于力臂的根部,因此轴承的寿命比下部的舵杆舵销寿命长34倍,但经过长期使用,推力盘、推力轴 承和上舵承轴承也会磨损超差,其换新工艺如下:L舵杆 2.推力盘 3.推力轴承 4.舵承衬套5.上舵承体 6.填料压盖 7.填料密封 8.底座板图2.11上舵承结构图先拆卸舵叶、舵杆、舵销等部件,将上舵承整体拆下,将磨损舵承轴承和推力 轴承拆下,上舵承体平面,内孔等做着色探伤,检查经过长期使用,材料有没有疲 劳损坏。舵承体上车校调,检査内孔和平面是否垂直,孔有无变形,平面是否平整,如内孔和平面存在误差,允许少量加工车平。舵承体的填料密封拆开清洁,填料换 新;也有采用骨架密封圈的,骨架密封圈换新。长期使用推力盘平面也会磨损,采用光车修复,推力平面的磨损凹痕全部车除,达到粗糙度Rai.6,车除多少做好记录。按图纸或实样新制舵承衬套和推力轴承,