船用螺旋桨平衡仪综述

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1、移动式2T船用螺旋桨静平衡仪综述摘要:就螺旋桨不平衡过大带来的危害、传统的平衡轴挂重法的弊端,并由此介绍介绍一种采用球面静压液压支承的船用螺旋桨静平衡仪，给出了采用电子称重和角位移确定螺旋桨不平衡质量及方位的检测方法，提高了检测精度。关键词：螺旋桨；静平衡；平衡轴挂重法；静压支承ASurveyonStaticBalanceMachinewithHydrostaticBearingforMarinePropellerAbstract：Thispapertellstheharmfromunbalancedpropellera

2、ndmalpracticefromtraditionalweight-hangingonbalancingshaft.,andintroducestaticbalancemachineforlarge-scalemarinepropeller，whichincludeshydrostaticbearing．Finally,amethodtomeasuretheunbalancingmassanditspositionisdiscussed，inwhichelectronicweigherandangulardisplac

3、ementsensorareused．Keywords：Propeller;Staticbalance;Weight-hangingonbalancingshaft;hydrostaticbearing1引言新造螺旋桨由于铸造及加工误差方面的原因,如叶片的厚度、宽度、叶片间夹角、叶片后倾角的误差;修理的螺旋桨,由于出厂时遗留的上述误差,以及经过实际使用,使各桨叶倾角、螺距因时效作用发生变化,由于材料的化学性质、机械性能的不均匀性,结果使得各叶片化学腐蚀、空泡气蚀、磨损等呈现不均衡,桨叶损伤修补,割边后打磨处理不当,这些均

4、会造成螺旋桨重心与桨毂中心轴线合。二者的偏心距e成为螺旋桨工作时产生振动的一个原因。螺旋桨运转时的性质动不平衡。但由于螺旋桨的转速不高,长径比不大,在实用中除非有特殊要求对其作动平衡试验外,一般只作静平衡检验,将实际存在的不平衡控制在允许的范围内。螺旋桨的静平衡检验有两种方法,一是平衡轴挂重法,二是球面液体静压轴承电子秤法。目前国内大多数船厂仍一直延用平衡轴挂重法,而后一种较先进的方法,由于技术、资金、习惯或是观念上的原因却鲜有采用。2不平衡质量产生的危害设直径D=2R(R为螺旋桨半径,单位m)的螺旋桨某叶片叶梢处存在不

5、平衡质量Pa(单位kg),螺旋桨额定转速为n(单位r/min),那么当螺旋桨在额定转速下运转时,不平衡质量Pa产生的惯性离心力F为　　　　F=PaR(πn/30)2(1)力F的方向位于不平衡质量所在的旋转平面内,由桨中心指向不平衡质量的瞬时所在点(见图1)。图1不平衡质量的作用力力F在水平方向和铅垂方向的分力分别为　　　　Fx=Fcosθ=Fcosωt(2)　　　　Fy=Fsinθ=Fsinωt(3)式中:ω=πn/30,为螺旋桨转动角速度。由(2)、(3)式知,螺旋桨不平衡质量所产生的惯性离心力,通过桨毂传递到螺旋桨轴

6、上,它在水平方向和铅垂方向的分量按正弦或余弦规律变化。其极值为F和-F,即波动范围为2F。现举例验算力F的量级。某轮螺旋桨,质量m=20t,半径R=3m,额定转速n=150r/min,螺旋桨级别为2级。在国际ISO标准中,叶梢处允许的最大不平衡质量[P]=11.85kg,按此值代入(1)式得F=11.85×3×(π×150/30)2=8763(N)则　2F=1.75×104N可见即使螺旋桨的不平衡质量在允许的范围内,它所产生的惯性离心力也是一个不容忽视的量值。这种惯性离心力主要引起如下几方面的危害。(1)使艉轴承负荷产生

7、脉动,如图2所示,破坏轴承液体润滑膜的形成,使轴承和艉轴颈磨损加快。图2艉轴承负荷的波动(2)引起轴系振动,使轴及轴承的受力趋于恶化。(3)由于润滑不良,使轴与轴承的摩擦增加,以及轴系的振动,使轴系的传动效率下降。(4)振动使艉轴密封装置易发生泄漏和损坏。如果螺旋桨实际存在的不平衡质量超出了某种程度,当它的作用与螺旋桨桨叶的水动力作用的不均衡和轴的弯曲、轴的固有振荡频率等因素发生叠加时,无疑会使上述危害加剧,因此,必须对螺旋桨的不平衡质量加以控制。3平衡轴挂重法的弊端如前所述,平衡轴挂重法测量螺旋桨静平衡是目前船厂最常用

8、的方法,虽然这种装置较为直观、简单,但仍有必要对它本身和如何使用有全面的了解。平衡轴挂重法测量装置如图3所示。进行螺旋桨静平衡试验时,它们的组装程序为:借助吊车将心轴3左端向下垂直立于地面平台上→将锥形顶块5滑套到心轴3上→用吊车将螺旋桨锥孔大端向下套到心轴上→依次装上顶块7、垫片8、螺母9并用专用扳手旋紧→使用吊车