浅析舵叶锥孔失效后的修复工艺

朱达新

（江苏省江阴中等专业学校 机电工程系，江苏 江阴 214400）

0 引 言

舵叶锥孔因腐蚀导致的失效在船舶修理过程中是经常遇到的问题，分析认为主要原因是：

1）装配方面的原因。舵杆锥体与锥孔安装不牢固，装配时轴向力不够。在运转过程中，舵叶与舵杆有轻微的偏转，其扭转力由键与键槽承担，磨损逐步加剧，键与键槽产生咬边。这种情况一般发生在修理安装后不久，未到预定的船舶修理期就因舵叶的松动而返航修理。

2）密封方面的原因。舵杆锥体与舵叶锥孔因两端密封不良，海水渗入后引起锥面结合处腐蚀。当腐蚀程度严重时，锥体与锥面结合力下降，引起舵叶与舵杆相互偏转，逐步形成腐蚀磨损。海水渗漏途径是大端密封圈损坏或压紧力不够，海水由小端面内锥面缓慢渗入，或者是从螺母贴合面渗入。因为锥面小端的密封圈结构很难保证密封。由于对密封认识不足，在不恰当的地方安装小端密封，形同虚设。

1 舵叶锥孔失效的后果

舵叶锥孔与舵杆锥体因腐蚀磨损后，转舵时有冲击异响，舵机有敲击、颤动、航行不稳跑舵现象。以中海某轮为例，其舵杆锥体因腐蚀磨损而报废，舵叶锥孔也因严重腐蚀磨损而报废并且无法用正常手段修复。

2 失效后的修复过程

舵杆锥体严重腐蚀磨损后只能换新。一般情况下，舵叶锥孔可采取镶钢套的方法恢复锥孔尺寸，如图1 所示。

2.1 钢套材料

钢套的材料可与本体材料相同，也可用35 钢锻打，并经回火处理。将钢套外径车成阶梯形，内锥孔依舵杆锥体配车削加工，并留足拂刮余量。

2.2 钢套的装配

钢套的外径与孔之间为过盈配合，过盈量为0.05 mm，采用冷冻安装。钢套两端外周开10～15 mm 的坡口，安装后用J507 焊条焊接。钢套的壁厚最薄处要保证15 mm，但也不宜太厚，太厚将会影响本体强度，否则需要进行强度校核。

2.3 镗孔后拂配

将舵叶本体锥孔镗成阶梯孔如图1 所示，两端开10～15 mm 坡口，内孔参数参照钢套外径配车。选择舵叶的校调基准是一个困难的工作，因为原孔的损坏程度大，已不能确定，采用拉线划线的方法进行找正。在加工舵叶孔的同时，可在车间内进行钢套内锥孔与舵杆的锥体互相拂配。当钢套拂配完毕时，舵叶阶梯孔也能同时加工成型。这样能缩短周期，将已拂配的钢套冷冻塞入本体并焊牢，并在镗床上镗平焊缝。

图1 钢套与舵叶本体

钢套锥孔与舵杆锥体的拂配要求，在25 mm×25 mm内不少于4 个色油斑点，且接触均匀，接触面积大于75%，在实际操作中可高于此标准，便于船东的认可和通过校验。当钢套已镶入舵叶后，最后还须进行一次舵杆与舵叶的预装，观察锥面接触情况是否因电焊而发生变化，一般需进行少量修刮。预装后要测量舵杆锥体小端的缩进量C，其数值对锥体大端密封圈的尺寸起决定作用。根据缩进量以及测得的相关数据选用合适的橡胶密封圈。

2.4 舵叶与舵杆的安装

如图2 所示，舵杆与舵叶在安装过程中，其轴向位移

式中：△S1为轴向位移，mm；d1为舵杆锥体大端轴颈直径，mm；K1为配合面的锥度，△S1的起点是以舵杆锥体与舵叶锥孔紧密贴合确定的。

图2 锥体联接

有时还要根据位移换算轴向推进力

式中：T 为轴向推进力，N；k 为系数，当锥度K1=1/12 时，k=5×10-7；当锥度K1=1/15 时，k=6×10-7。

在实践中多次使用后发现，当采用式（2）计算推进力时，△S1值相应地会略微超出式（1）的计算结果，即利用式（2）有进一步装紧的趋势。

2.5 液压螺母锁紧

图3 液压螺母

舵杆与舵叶锥面连接的结合力是由锁紧螺母的预紧力决定的。单纯靠扳手扳动螺母来紧固是不够的。为了获得可靠的联接，要制作一只液压螺母如图3 所示。或采用液压螺母，这样可以规范地获得轴向推进力和轴向位移关系，并可绘制装配曲线图。

2．6 O 型密封圈密封

在液压螺母的端面上靠近外圆的地方车制一只环形槽，在装配时嵌入O 型密封圈。当装配到位后起封水作用，避免海水从螺母平面渗入。在旋上螺母时，要用厚白漆或其它材料涂在螺纹上，避免海水从螺纹处渗入。这样锥面的大端有O 型密封圈，小端也有可靠的密封，海水就不可能渗入腐蚀锥面，使锥面的海水腐蚀问题得到了解决。

3 结 语

采用锥面联接的舵叶与舵杆，在制造与装配时主要考虑装紧力与密封问题，二者不可偏废，只有两个装紧力与密封问题同时解决了，联接才能可靠，使用寿命才会延长。

［1］ 李春香，王永祥，钟碧良.舵叶锥孔专用加工设备研究与开发［J］.广州航海高等专科学校学报，2009（3）：26-27.

［2］ 舒毅.舵叶下沉的危害、修复与分析［J］.世界航海，1998（4）：44-45.