После отыскания медианы прямую ножку щупа снимают и заменяют ее угловой. Щуп с угловой ножкой выдвигают на радиус 1-го сечения, пользуясь при этом переводной шкалой. Иглу угловой ножки опускают на точку медианы в 1-м сечении. Удерживая иглу в данной точке, поворачивают барабан совместно с осью шагомера до совмещения острия карандаша с осевой линией чертежа-шаблона; закрепляют ось шагомера зажимом и при выключенном фрикционе барабана тросиковой передачи самописца подводят карандаш к точке пересечения медианы с винтовой линией 1-го сечения, лопасти на чертеже-шаблоне; включают фрикцион. По окончании этой операции кольцо лимба устанавливают на начальное деление и стопорят его винтом.

Фактическую винтовую линию нагнетательной поверхности лопасти на чертеже-шаблоне вычерчивают следующим образом:

- поднимают шток щупа до отказа вверх;

- подводят иглу щупа на выходящую кромку лопасти;

- включают карандаш самописца;

- описывают винтовую линию 1-го сечения лопасти, перемещая иглу щупа по поверхности лопасти;

- отключают карандаш самописца и поднимают шток щупа до отказа вверх;

- выдвинув каретку прибора на 2-е сечение, подводят иглу щупа на выходящую кромку;

- включают карандаш самописца и описывают винтовую линию 2-го сечения и т.д. по всем пяти сечениям.

После обмера первой лопасти шагомер настраивают по лимбу на вторую лопасть, перематывают ленту регистрирующего барабана на последующий чертеж-шаблон и записывают винтовые линии второй лопасти, соблюдая описанную выше последовательность операций.

Если нужно получить запись винтовых линий, образующих профиль сечения, не только по нагнетательной, но и по всасывающей поверхности, винт в зажимной колонке переворачивают на 180° и устанавливают его всасывающей поверхностью вверх, шагомер закрепляют в гнезде большого конуса и производят запись, как было показано выше.

На чертежах-шаблонах нанесены теоретические линии только нагнетательной поверхности.

При отсутствии чертежа гребного винта шагомером можно определить геометрические элементы его, записав фактические винтовые линии лопастей по стандартным сечениям и подсчитав затем основные характеристики с учетом масштаба прибора. В этом случае вместо ленты с чертежами-шаблонами на барабан самописца закладывают обычную миллиметровую бумагу.

При контроле оснастки (шаговых угольников, моделей матриц и пуансонов и др.) вместо иглы щупа лучше использовать ролик. Геометрические параметры оснастки обмеряют так же, как и при контроле гребных винтов по чертежам-шаблонам.

Радиус гребного винта определяют чаще всего обычным мерительным инструментом (Рисунок 4.5, а) на плите обмерочно-дефектовочного стола; для этого также применяют шагомер (Рисунок 4.5, б).

Рисунок 2.5 - Замер радиуса винта: а - линейкой; б - шагомером СПК-3

Длину сечений можно замерить, как доказано на рисунке 4.6, тремя способами. Первый и второй из них наиболее точные, однако при замерах этими способами необходимо предварительно выполнить трудоемкую работу по разметке линий сечений лопасти.

Рисунок 2.6 - Замер длины сечений: а - линейкой; б - шаговым угольником; в - по записям на чертеже шаблоне (L_ф - фактическая; L_т - теоретическая)

Если все фактические винтовые линии записаны на чертеже-шаблоне шагомера, то последующим анализом геометрии винта можно значительно точнее установить истинную величину шага. Однако запись шагомером целесообразно проводить при первоначальной дефектации винта и заключительной операции после ремонта его, все промежуточные замеры могут быть выполнены контролем геометрии лопасти одновременно на всех сечениях с помощью комплекс-шаблона (Рисунок 4.7). Для этого в резьбовое отверстие ступицы ввертывают специальное гнездо и вставляют центрирующий палец комплекс-шаблона, который шаговыми угольниками накладывают на поверхность лопасти. Об отклонении в шаге сечений судят по прилеганию кромок угольников к поверхности лопасти. Величину зазора определяют с помощью щупа. Производить замеры геометрических параметров при дефектации гребных винтов очень трудно из-за местных деформаций на кромках винтов.

Очень часто на судах имеется лишь набор шаговых угольников, не собранных в комплекс-шаблон. Тогда дефектацию винтов с их помощью выполняют на плите. Шаговые угольники закрепляют в специальных стойках, добиваясь при этом строгой горизонтальности контрольной кромки шагового угольника.

Рисунок 2.7 - Комплекс-шаблон

Погрешность в шаге сечения определяют по специальным таблицам в зависимости от зазора, замеренного щупом по концам шагового угольника. Метод определения погрешностей с помощью шаговых угольников применяют и при изготовлении винтов. К недостаткам его в условиях ремонта следует отнести те же трудности, которые возникают при обмерах комплекс-шаблонами и координатными шагомерами деформированных лопастей.

Кроме погрешностей в геометрии винтов, при их дефектации глубиномером и линейкой замеряют размеры кавитационных раковин (Рисунок 4.8, а); кромочным шаблоном проверяют состояние и профиль кромок (Рисунок 4.8, б); выявляют трещины и устанавливают их протяженность кернением (Рисунок 4.8, в).

Рисунок 2.8 - Замеры дефектов винта

Данные обмера гребного винта и дефектации записывают в ремонтную маршрутно-технологическую карту, пользуясь условными обозначениями (Рисунок 4.2).

Заплавка раковин и трещин. Узкие и вытянутые раковины и трещины раскрывают и зачищают до здорового металла пневмозубилом, небольшие круглые раковины - зенкером, значительные по площади раковины - фрезами различного профиля.

Поверхность раковин после обработки должна быть чистой, иметь плавные закругления, без острых кромок и переходов. Перед разделкой трещин концы их засверливают сверлом диаметром 6 - 8 мм. Кромки трещин разделывают по всей длине с закруглением вершин по радиусу не менее 4 - 5 мм. Угол скоса несквозных трещин 55 - 60°, сквозных не менее 90°. Основание сквозной трещины разделывают с зазором 2 - 3 мм и притуплением кромок до 2 мм. Прилегающие к месту наплавки и сварки поверхности лопасти на ширине 10 - 15 мм тщательно очищают наждачным кругом.

На время сварки при сквозных трещинах и раковинах с обратной стороны лопасти устанавливают медные и графитовые подкладки или подформовывают песком, смоченным в жидком стекле; заплавку ведут в несколько слоев.

При отломах кромки оставшуюся часть лопасти обрабатывают фрезой или пневмозубилом, добиваясь угла разделки 35-45°. Затем по месту изготовляют шаблон недостающей части и по нему вырезают и обрабатывают новую наделку лопасти из того же материала, что и винт. В целях повышения долговечности винта наделки иногда изготовляют из другого материала. Так, например, на винтах из стали 25 изношенную входящую кромку, и часть лопасти выполняют из стали 25X14Г8Т. Эти наделки изготовляют способом свободной ковки из литых заготовок. Аналогично ремонтируют лопасти ротора водомета теплохода «Зарница».

Стальные винты скоростных судов выполнены из материалов, относящихся к категории ограниченно или трудносвариваемых. Ручную дуговую сварку таких материалов ведут электродами с фтористокальциевыми покрытиями типа ЭА-1Г6, ЭА-1М2 и другими на постоянном токе обратной полярности. Сварку производят короткой дугой с минимальным проплавлением основного металла. Силу тока принимают на 10 - 20% ниже, чем при сварке обычных сталей. Применяют также полуавтоматическую сварку в среде СО₂ проволокой СВ-08ГС или СВ-08Г2С диаметром 1,2 мм. Лучше сварку вести с подогревом до 200 - 300 °С и последующей термической обработкой для снятия сварочных напряжений. Однако при использовании аустенитных электродов и применении специальных способов сварки (наложение «отжигающих» валиков, «ниточных» слоев и т.д.) термообработка не обязательна. При постановке стальных наделок на латунные винты (роторы) соединения выполняют методом пайки твердыми припоями (латунью).

Наплавку и сварку латунных винтов можно выполнять угольным электродом, аргонодуговой сваркой, металлическим электродом с качественным покрытием и газовой сваркой. Обязателен предварительный подогрев лопастей до 200 - 300 °С. Из перечисленных методов наиболее прогрессивным является аргонодуговая сварка. Ее выполняют сварочными установками УДГ-301, УДГ-501, ИПК-350-4, УАС-1 (УЭЗ ГИИВТ) и др.

Режим аргонодуговой сварки латуни в зависимости от толщины свариваемого металла выбирают по данным таблицы 4.2. Если сварку производят на постоянном токе, то применяют прямую полярность (плюс на изделии). Сварку выполняют в нижнем положении (при сварке металлическими электродами с покрытием) или погруженной дугой (при сварке способом Бенардоса). Газокислородное пламя должно быть науглероживающим, т.е. с избытком ацетилена в горючей смеси.

При многослойной наплавке валики накладывают вразброс, симметрично относительно середины площади раковины. Поверхность каждого предыдущего валика должна быть зачищена от шлака и окислов до металлического блеска. Для улучшения структуры наплавленного металла производят послойную проковку валиков вручную или пневмозубилом, заточенным по радиусу 5 - 8 мм.

Таблица 2.2

Обработка лопастей и статическая балансировка винтов. После сварки и наплавки поверхности лопастей гребного винта зачищают от брызг и шлака в районе трещин и раковин.

Усиление валиков фрезеруют заподлицо с поверхностью лопасти с помощью сменных фрез стенда ЭБП-М, как показано на рисунке 4.9. Сменив режущий инструмент на шлифовальные круги с зернистостью 46, производят черновую шлифовку наплавленной поверхности лопасти в районе трещин и кавитационных раковин.

Рисунок 2.9 - Обработка лопастей и статическая балансировка винта на стенде ЭБП-М:1 - стенд ЭБП-М; 2 - обрабатываемый винт; 3 - электроборштанга; 4 - балансируемый винт; 5 - стенд БВ-100

По шаблонам, снятым с поврежденной лопасти, размечают контур лопастей, у которых кромки наплавлялись или на которых устанавливались наделки. С помощью цилиндрической фрезы такие лопасти обрезают по контуру; затем грушевидной фрезой и наждачным кругом кромкам лопастей придают нужный профиль. Контролируют его посредством кромочных шаблонов. На данном этапе обработки гребного винта проводят предварительную статическую балансировку его. Для этой цели винт переставляют с помощью тележки ТПВ-200 на вибростенд БВ-100 (Рисунок 4.10, а).

Установив винт на платформе стенда, приподнятой в верхнее крайнее положение, вставляют и закрепляют оправку в ступице. Платформу вибростенда опускают так, чтобы оправка легла на поверхность нерабочей пасти параллелей.

Рисунок 2.10. Использование тележки ТПВ-200 для транспортировки и установки винтов

Винт перекатывают на контрольные валики параллелей и поворотом его на 60 - 90° выводят из состояния равновесия. Затем, дав ему возможность остановиться, фиксируют «легкое место». Повторив эту операцию с поворотом винта в противоположную сторону, принимают средний угол и подбирают уравновешивающий груз (методом пробных грузов). Величина уравновешивающего груза составляет величину дисбаланса. Методом шлифовки или пневматической рубки дисбаланс в «тяжелом месте» снимают со ступицы или лопасти винта (на всасывающей поверхности), соблюдая плавность перехода поверхностей.

Обработанный винт должен находиться в состоянии безразличного равновесия. Допускаемый дисбаланс в соответствии с ГОСТ 8054 - 72 проверяют контрольным грузом массой 10 - 13 г.

Предварительно отбалансированный винт снимают с вибростенда и снова устанавливают на стенд ЭБП-М, где производят чистовую шлифовку и полировку поверхностей лопастей в районе ремонта. При этом обработку ведут войлочными или фетровыми кругами с наклеенными на них шлифзерном или шлифпорошком в такой последовательности: шлифзерном 80 - 125; шлифзерном 40 - 60; шлифпорошком 6 - 12; пастой ГОН.

После полировки лопастей винт переставляют на приспособление для развертки конусных отверстий (Рисунок 4.10, б) и проверяют конусность отверстия в ступице и шпоночного гнезда по калибрам. При наличии дефектов развертывают конусное отверстие с помощью пневматической машинки для вращения развертки и ручного винтового привода для вертикальной подачи. Шпоночное гнездо исправляют шабровкой по калибру или по штатной шпонке.

Выполнив все операции по слесарной обработке винта после наплавки и сварки, необходимо проверить геометрические параметры лопастей способами, применяемыми при дефектовании. При обнаружении отклонений, вызванных сварочными деформациями, винт повторно правят и затем направляют на окончательную статическую балансировку. Ее выполняют в той же последовательности, что и предварительную балансировку на вибростенде БВ-100, с той только разницей, что уравновешенность проверяют при включенном вибраторе. Это позволяет повысить чувствительность стенда и обеспечить применение нормы уравновешенности с массой контрольного грузика в 2 г на радиусе 305 мм.

Правка лопастей гребных винтов. Погнутость лопастей устраняют ручной или механической правкой с подогревом и в холодном состоянии. Подогрев значительно упрощает процесс правки, однако сопровождается остаточными деформациями после полного остывания винта. Эти деформации особенно заметны при местном нагреве лопасти газовой горелкой. Вследствие неравномерности нагрева в теле лопасти образуются остаточные напряжения, которые в период охлаждения приводят к деформациям.

Сильно загнутые кромки лопасти латунных винтов подогревают до 250 - 300 °С и с помощью специальных вилок, медной или свинцовой кувалды, струбцин и скоб выправляют вручную. Затем подают винт на холодную правку агрегатом АПВ-2.

Подбирают соответствующий данному винту блок штампов и устанавливают его на стол агрегата с помощью тележки ТПВ-200 (Рисунок 4.11).

Рисунок 2.11 - Схема установки винтов и штампов на агрегат АПВ-2: 1 - тележка ТПВ-200; 2 - винт; 3 - агрегат; 4 - блок штампов

Установка винта на колонку суппорта показана на рисунке 4.11 справа.

Холодная правка винтов СПК на агрегате АПВ-2 выполняется в таком порядке:

перемещают каретку суппорта с гребным винтом до совпадения указателя с риской «поперечная подача»;

перемещают суппорт с винтом в сторону штампа до совпадения указателя с риской «продольная подача»; при этом для захода лопасти в штамп необходимо опустить пуансон с помощью плунжера пресса, наклонить или поднять винт, а также вращать его вокруг оси;

предварительно обжимают лопасть, добиваясь положения ее в штампе, как показано на рисунке 4.12, а;

включают в действие силовую установку и обжимают лопасть при усилии 50 - 60 тс, останавливают подачу масла в цилиндр и проверяют положение лопасти в штампе;

при правильном положении лопасти обжимают ее при полном усилии пресса 100 тс (стрелки манометра на красной черте);

поднимают плунжер в верхнее положение (пуансон под действием пружин также поднимается вверх) и выводят винт из штампа, пользуясь суппортом механизма подачи;

поворачивают на зажимной колонке винт вокруг своей оси и заводят следующую лопасть в штамп, соблюдая порядок, указанный выше;

правят следующую лопасть и т.д.

Если лопасть имеет местные вмятины, то ее правят с применением специальных прокладок (Рисунок 4.12, б), которые позволяют сосредоточить усилие пресса на площади вмятины.

Рисунок 2.12 - Положение лопасти в штампе

Снятие и постановка гребного винта. Для демонтажа гребного винта с вала вначале отгибают усы стопорной шайбы и свертывают гайку-обтекатель. Затем в гнездо ступицы винта ввертывают захват винтового или гидравлического съемников (Рисунок 4.13, а, б).

Гребные винты скоростных судов крепят на валу конусным соединением со шпонкой. Это соединение имеет ряд недостатков, и целесообразно было бы перейти к гидропрессовым бесшпоночным. Однако последние внедряются крайне медленно.

Для правильной работы шпоночного соединения у конусных сопрягаемых поверхностей необходимо создать натяг, эквивалентный примерно среднему значению легкопрессовой посадки. Подгонка конусов винта и гребного вала должна обеспечить посадку в пять-восемь пятен на площади 2525 мм; щуп 0,03 мм не должен проходить более чем на 10 мм между телом ступицы и конусом вала. Во время ремонта очень трудно выполнить качественную подгонку из-за расхождений размеров конусных поверхностей вала и винта при их замене, из-за провала шпонки и отсутствия средств контроля натяга.

При большой частоте вращения винта открытые и контактные конусные поверхности интенсивно изнашиваются в потоке воды с взвешенными в ней частицами. Происходит ослабление посадки, что приводит к необходимости частого контроля и восстановления натяга за счет более глубокой насадки винта на конус вала.

Рисунок 2.13 - Снятие гребного винта с вала и посадка его на вал: 1 - винтовой съемник; 2 - универсальный гидравлический съемник-домкрат; 3 - кольцевой гидравлический домкрат

Жидкая смола заполняет все зазоры между винтом и валом, после отверждения создает монолитность соединения и повышение запаса прочности по вращающему моменту до 20%. В таком соединении полностью исключается подтекание и циркуляция воды на контактных поверхностях.

Технология сборки включает операцию нанесения смолы, которую готовят в таком соотношении с отвердителем, чтобы ее живучесть была не более 1 ч. Поверхности вала и винта перед нанесением слоя смолы должны быть обезжирены уайт-спиритом. Шпоночный паз располагают во время сборки винта с валом вверху, чтобы улучшить условия заполнения неплотностей выхода шпоночного паза.

Для съема винта, насаженного на эпоксидной смоле, нагревают ступицу винта до температуры, при которой смола частично плавится и размягчается. При нагреве двумя горелками винт снимают без особых затруднений за 15 мин. Применение эпоксидной смолы позволяет собирать детали без взаимной подгонки. Это особенно важно в период навигационных ремонтов, когда гребной вал не демонтируют.

Наиболее распространенным способом обеспечения натяга при посадке винта является затяжка его посредством гайки-обтекателя с применением рычагов большой длины и ударов кувалды. Этот способ является не только малопроизводительным и физически тяжелым, но и может привести к нарушению прямолинейности вала, изгибу в районе большого конуса и даже к смещениям концевого кронштейна. Поэтому рекомендуется применять затяжку винтов с помощью гидравлических домкратов.

2.3 Технические условия на ремонт гребных винтов

сплав сварка дефект судоремонт

1. В.И. Толшин В.А. Сизых Автоматизация судовых энергетических установок. М., 2006.

2. И.В. Возницкий А.С. Пунда Судовые двигатели внутреннего сгорания М., 2008

3. Карамушко Ф.Д. Судовые вспомогательные механизмы и системы. 1975.

4. Глотов Ю.Г., Беляев И.Г. Эксплуатация судовых энергетических установок. 1995.

5. Марков В.С. Автоматизированные вспомогательные котлы современных теплоходов. 1967.