舵销是一种船体结构,由上舵销、下舵销组成。是
船舶工程术语。在维修中经常会遇到舵销间隙过大,超出船检规范要求,实际上是舵销状况还好,而舵销
轴承磨损过大,导致要换新舵销轴承。
基本简介
舵销是用以将舵连在
舵柱或
挂舵臂上的
销轴或
螺柱。一般制成锥状体,按其部位和作用不同,分别称为上舵销、下舵销。
受力计算
研究背景
上海外高桥造船有限公司(SWS)建造的17.5万吨散货船、10.5万吨原油船、17.7万吨散货船和10.8万吨原油/成品油船,以及正在设计的31.6万吨VLCC,采用的都是单舵销挂舵臂支撑舵。
ABS规范和GL规范分别要求其剪力、弯矩和反力要做模型计算。GL规范和ABS提供的模型是相同的,只是GL规范同时还提供了
弯矩图和
剪力图的图形特点,这对设计人员校核计算结果提供了帮助。
由于舵受力直接计算是舵系设计的必要条件,因此直接计算方法的获得就显得非常重要。研究的目的就是试图根据规范提供的舵计算模型推导出直接计算的方法,并整理出自动计算程序。只要输入模型中已知的参数,即可自动输出舵各支撑点的反力、主舵销B点的线位移、舵任意位置处截面内的弯矩和剪力。据此可以方便地画出剪力图和弯矩图。自动计算程序可使计算工作量大大减轻,输出数据也更可靠。
实际举例
(1)将10.5/10.8万吨油船、17.7万吨散货船和31.6万吨VLCC的舵系的已知参数输入到计算程序中,得到剪力、弯矩和支撑反力的计算结果。分别见表1、表2和表3来表示。其中除悬臂式挂舵臂在B点的弹性系数Kh为作者根据挂舵臂的实际尺寸和材料计算得到的以外,其余输入参数与送审的舵系计算书完全一致(这是因为在送审的舵系计算书中没有引入该数值)。
(2)10.5/10.8万吨油船、17.7万吨散货船和31.6万吨VLCC的舵的剪力图和弯矩图分别如 图1所示(典型)。
研究结论
通过对实例船直接计算所获得的计算结果与经船级社认可的舵系计算书中的数据进行比对,可以看出本文提出的直接计算方法是可行的,其结果可以为舵系设计所采用。值得一提的是,在ABS规范中对舵销直径设计时,提供了一个最小轴承反力,但同时指出该反力不能直接采用,必须与直接计算结果比较,取大者。从本文的计算结果可以看出,ABS推荐的RBmin是偏小的,而RDmin有时偏小有时偏大。GL规范I-1-1-14-E.4提供的舵的各轴承初步设计用轴承反力可以采用推荐的简化计算公式。从本文计算结果可以看出,用该简化计算公式得出的B1反力和B2反力都是偏安全的。为了进一步验证本文提供的计算方法的正确性,本文的全部实例用清华大学袁驷主编的结构力学计算软件“结构力学求解器V2.02”进行了计算,所得结果与本文的计算结果完全相同。
轴承修理
舵系的舵销轴承状况检查
“发现”号轮于1998年在德国进过坞,在
坞修中发现舵销间隙过大,故而更换了新轴承(材料为
青铜)。在这次我厂的坞检中,发现舵销左右间隙过大,超出船检规范要求,需要换新舵销轴承。
新舵销轴承的选取
在新舵销轴承的选取中,我们给船东提供了4种舵销轴承材料,它们是:飞龙(FEROFORM)、赛龙(THORDON)、奥科(ORKOT)和青铜。因为上次换新的舵销轴承材料是青铜,另外还因为铸造时间比较长,满足不了船东和船厂的要求而排除。在余下的3种材料选取中,我们主要从手中的资料,在耐磨性能、送货时间、价格差上比较,最后选取了飞龙T14作为新舵销
轴承(因为在一般情形下都选用飞龙作为舵销轴承材料)。飞龙是一种无
石棉的
酚醛树脂合成纤维,它具有如下优点。
(1)在同类产品中,独具相对较低的损耗率及强大抗损耗能力。
(2)良好的形状稳定性,即使浸没在水中,仍具有良好的几何尺寸稳定性。
(3)即使其周围存在大量磨损粒子,仍具有强大抗磨损能力。
(4)超强弹性恢复性能,可承受强大震动冲击及巨大负载。
(5)良好的弹性,即使轴线产生偏心,也不会损坏或产生裂纹。
舵销轴承的换新及工艺
(1)填充物的选取
原填充物是一种类似贝尔佐纳(BELZONA)的物质,经咨询飞龙T14轴承和舵销轴承座之间
填充物可以用贝尔佐纳,而且得到了船检认可,所以填充物用贝尔佐纳。
(2)舵销轴承的加工尺寸确定(外径和内径的确定)
①由于填充物用贝尔佐纳,是在新舵销轴承和舵销轴承座之间填充,涉及到填充问题,故舵销轴承外径由贝尔佐纳供应商决定,该轮的填充间隙是单边6 mm,这样外径就确定了。
②该轮的舵销还好,有0.20 mm的椭圆度,按船东要求上车床加工,消除了椭圆度,测量其外径。
③把舵销外径交给飞龙的供应商,他根据舵销轴承安装好的工况(外面是贝尔佐纳,下水后要吸水膨胀等等因素),确定舵销轴承的内径。
④按照给定的舵销轴承外径和内径加工尺寸进行加工。
(3)舵销轴承的换新工艺(如图2所示)
①由于填充物用贝尔佐纳,为了保证贝尔佐纳的填充性能,故在填充前要对舵销轴承座彻底清洁,然后打砂使轴承座发白, 要防潮, 防止异物进入,交贝尔佐纳供应商检查合格。
②舵销的安装,按照常规的安装程序进行,要打紧舵销螺母。
③新舵销轴承的安装和定位:新舵销轴承试装,由于机加工的原因,轴承存在一定的椭圆度(机加工允许的范围),在未固定舵销轴承前,用塞尺测量舵销与轴承的间隙,得到一个最小和最大值,再用相当最小值厚度的塞尺沿圆周复测一次;新舵销轴承的安装和定位,选用4个相当最小值厚度的塞尺(或大0.05 mm),其长度比轴承长10 mm,分别放在前后左右4个位置,调整好间隙,保证相等。另外再用4个比较合适的压板,间隔90°压紧新舵销轴承即可;贝尔佐纳的填充,由贝尔佐纳供应商完成,注意要保护好舵销与轴承的间隙,最好用胶布保护,防止贝尔佐纳进入。填充好后,大概要过12 h才可以接触海水;间隙复核,在出坞前,对舵销与轴承的间隙进行检查,情况良好。