3-螺旋桨的静平衡校正.doc

基于计算法的船舶螺旋桨的静平衡校正赵梅桥船舶螺旋桨的静平衡校正，通常采用在桨叶上钻削取重的方法来实现。这种方法往往存在下列缺点：一、钻削后的桨叶表面凹凸不平破坏了原设计的线型；二、桨叶厚度减薄、强度降低，甚至造成废品；三、钻削加工困难，打磨量大，生产效率低。本人近年在船舶螺旋桨制造中对原静平衡校正的方法进行了改进，采用计算校正的方法，即对粗加工桨毂孔的螺旋桨通过计算再修正该桨毂孔的中心。这样修正加工后的螺旋桨不需在桨叶上钻削取重便能达到静平衡，完全克服了钻削取重法的缺点。一次校正加工后的静平衡精度能满足或超过设计要求，校正加工合格率达100%，加工效率也有显著提高。本文对其具体校正计算方法和工艺过程作一简述。 一、静平衡试验前准备工作：1去毛坯毛刺，划线后上机床粗加工桨毂两端面，大约按桨毂的几何轴心粗加工比图纸尺寸小30%左右的小孔；2以粗加工小孔为中心检测螺旋桨的直径螺距、叶面宽、叶厚等几何尺寸，同时划出各片桨叶的叶面参考线，并在叶面参考线上叶梢处确定出做静平衡试验的试重点，打一样冲眼作标记（见图一、图二所示）；3称出粗加工小孔后的螺旋桨重量。 二、校正轴心方向的确定及静平衡试验：1图一所示为三叶螺旋桨静平衡试验的示意图，图中01为粗加工小孔的桨毂轴心，0为待求的螺旋桨的重心，也即是校正后的桨毂孔轴心，e为两轴心010间的偏心距，MA、MB分别为A、B叶叶面参考上叶梢处的试重点，Rg为以O1为轴心MA、MB试重点的半径，gA、gB分别为A、B叶上在MA、MB处的试重量，G为粗加工小孔后螺旋桨总重量，其重力作用点在轴心0上，为A叶叶面参考线与两轴心010连线的夹角。确定校正轴心0的方向，即在平衡试验台上以粗加工小孔01为轴心支承螺旋桨让其处于自由稳定状态，过轴心01在桨毂端面作垂直于水平面的垂线L（图中将垂线L旋转/2置于水平），根据力学中确定物体重心的实验方法可知：该螺旋桨的重心（即待校正的桨毂孔轴心0）必在垂线L上，且偏向粗加工小孔轴心01的下方。经上述试验方法即确定了校正轴心0的方向角。2在平衡试验台上仍以轴心01支承螺旋桨根据静平衡需要在预定的试重点MA、MB或Mc处附加和调整试重，使得该螺旋桨在任意位置均能处于静平衡状态，从而得到A、B叶上的静平衡试重gA、gB。3用螺距测量仪测量垂线L与A叶叶面参考线的夹角及试重点的半径Rg。 三、校正偏心值的计算：1图一所示，将垂线L置于水平，以01为轴心桨叶叶面参考线的夹角互成120，根据力平衡原理，则有M01=0，得平衡方程： Ge - gARgCos- gBRgCos（120- ）=0Rg（gACos- 1/2 gBCos+3/2 gBSin）整理得： G e = （1） 或：Rg gACos- gBCos（+/3） G e = （2） 式（1）或（2）即为三叶螺旋桨桨毂锥孔轴心校正偏心值的计算公式。式中e校正轴心距离粗加工小孔轴心的偏心值； G粗加工小孔后的螺旋桨总重量； gA静平衡试验时A叶的试重量； gB静平衡试验时B叶的试重量； Rg静平衡试验时桨叶试重点的半径； A叶叶面参考线与两轴心010连线的夹角。根据角和偏心值E便确定了桨毂锥孔校正轴心0。2见图二所示，同理可以导出四叶螺旋桨桨毂锥孔轴心校正偏心值的计算公式（推导步骤略）： Rg（gACos+ gBSin） G e = （3） 具体校正方法和步骤同上述三叶螺旋桨完全一样。3如果批量生产螺旋桨，可制作一挂重板（图三所示），挂重板的轴孔直径同粗加工桨毂孔一样大小，并在挂重板一定的直径Rg上钻尽可能多的小孔作为挂重孔，还在与桨毂端面重叠处加工如图示的通槽，以便确定偏心方向作垂线L打标记用。做静平衡试验时将挂重板同螺旋桨固夹为一体，这便可以直接在两轴心001连线L上挂重，于是同理得到轴心校正偏心值的计算公式： gRg G e = （4）式中 ： e校正轴心距离粗加工小孔轴心的偏心值； g静平衡试验时的试重量； Rg静平衡试验时试重点的半径； G粗加工小孔后的螺旋桨总重量；如果用橡皮泥作试重，挂重板可以不钻小孔。 四、校正结果的校核：为避免计算结果e值和测量的角有误，可进行校核试验（不是一定要做），其方法如图四所示：1车制一外圆尺寸与粗加工小孔成过渡配合内孔与外圆偏心为e的偏心套，再将此套切为两段；2按偏心的方向装入粗加工小孔；3上平衡试验台以偏心套内孔为轴心支承进行静平衡校核试验。如果试验结果是，各片桨叶的不平衡量能满足设计要求，即可按此偏心套的内孔轴心（也就是校正轴心0）将桨毂孔加工到最终尺寸。否则检查上述校正步骤中是否有误。通过实用表明：中小型螺旋桨（约500千克以下）或低压铸造的大型螺旋桨其静平衡校正的偏心值一般不大于34毫米，所以，校正加工的切削余量产生的不平衡重对整个螺旋桨的静平衡影响很小；校正的偏心对螺旋桨的其它几何尺寸影响也不大，一般均仍能满足精度要求。对于普通沙型铸造的大型螺旋桨，往往由于金属组织的不均匀性，以致桨叶上的不平衡重量增大，因而需校正的偏心值也增大。所以，本方法主要适宜于中小型螺旋桨或低压铸造的螺旋桨的静平衡校正。而对于普