Способ статической балансировки гребных винтов
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 310781 (21) 3324523/25-28 с присоединением заявки М(23) ПриоритетОпубликоваио 150233. Бюллетень М 6 Дата опубликования описания 15. 02. 83 Р М g э 601 М 1/12 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытий )53) УДК 620. 1.05у :531.24(088.8у (54) СПОСОБ СТАТИЧЕСКСЯ БАЛАНСИРОВКИ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ та P1). Изобретение относится к балансировочной технике и может быть применено в судостроении при изготовлении в ремонте гребных винтов. Известен способ статической балансировки гребных винтов, заключающийся в том, что винт устанавливают на аэростатическую шайбу, размещенную на центрирующем шпинделе, центрируют гребной винт относительно центрирующего шпинделя, в полость аэростатической шайбы подают сжатый воздух, который создает подъемную силу, уравновешивающую массу гребного винта, в результате чего аэростатическая шайба с гребным винтом имеет возможность перемещаться и поворачиваться в горизонтальной плоскости, после чего определяют дисбаланс винта, который устраняют удалением неуравновешенной массы с лопасти винНаиболее близким по технической сущности к изобретению является спо соб статической балансировки греб.ных винтов, заключающийся в том, что оправку с винтом устанавливают на ножевые опоры, измеряют дисба, ланс винта и устраняют его снятием или добавлением металла на ступицу винта (2). Недостатком способов является то, что они не учитывают разношаговость лопастей, вызывающую гидродинамическую неуравновешенность гребного винта, которая обусловливает возникновение знакопеременных нагрузок на подшипники дейдвудного устройства, главным образом на кормовой дейдвудный подшипник, в связи с тем,что при различной величине шага лопастей равнодействующая создаваемого ими упора не совпадает с осью винта, сместившись от нее в сторону лопастей, имеющих наибольший шаг, на некоторое расстояние, которое является плечом этой равнодействующей относительно оси, перпендикулярной оси винта и плоскости осевого сечения винта, в которой произошло это смещение. Произведение величины равнодействующей (силы упора) на это плечо дает момент, изгибающий гребной вал и вызывающий опорные реакции дейдвудных подшипников, создающих реактивный момент, равный по величине моменту силы упора и обратный ему по знаку. 99б882 Поскольку плоскость действия момента упора (равнодействующей упора всех лопастей) строго фиксирована относительно лопастей винта, то при вращении винта воздействие этого момента на подшипники вала будет S знакопеременным, продолжительность одного цикла возникающих нагрузок, а следовательно,.и реакции подшипников, в том числе и кормового дей-. двудного, равна периоду (времени) одного оборота винта. Число же таких циклов равно числу оборотов гребного винта за соответствующий эксплуатационный период и выражается, например эа год числом в несколько десятР ков миллионов, что даже при ограниченной величине возникающих нагрузок способно существенно ускорить износ подшипников, в первую. очередь кормового дейдвудного, реакции кото- 20 рого являются наибольшими по абсолютной величине, что ухудшает условия работы дейдвудных устройств и снижает их надежность и долговечность. Целью изобретения является повышение надежности и долговечности дейдвудных устройств путем разгрузки кормового и носового дейдвудных подшипников. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу статической балансировки гребных винтов, заключающемуся в том, что оправку с винтом устанавливают на ножевые опоры, измеряют дисбаланс винта и устраняют, его, перед измерением дисбаланса винта определяют моменты упора его лопастей и координату и величину деба лансной массы, устраняющей реакцию от момента упора, устанавливают дебалансные грузы расчетной массы на концы соответствующих лопастей, а после устранения дисбаланса винта снимают с лопастей дебалансные грузы. На фиг. 1 изображено устройство для определения массы винта и по- 45 ложения его центра тяжести (ЦТ ) по оси ступицы) на фиг. 2 — схема установки винта и вала на судне с изображением сил, действующих на винт при его вращении; на фиг. 3 — схема греб- . 50 ного винта для расчета момента упора лопастей, а также координаты и величины дебалансной массы. Способ осуществляется следующим образом. 55 Гребной винт 1, полученный отливкой или другим путем, подвергается механической обработке — производится расточка отверстия под гребной вал 2, торцовка ступицы винта, gg обработка поверхности лопастей для обеспечения заданного шага. Шаг лопастей винта 1 при этом контролируется шаблонами, которые устанав- ливаются на сечениях, указанных в / чертеже, обмером лопастей или на специальном приспособлении для контроля шага винта. Перед контролем шага лопастей последнее нумеруют, например, цифровыми клеймами. Шаг лопасти должен при этом находиться в пределах, установленных для винт в данного класса. Помимо шага контролируются и другие параметры винта — диаметр, толщина лопастей, точность обработки ступицы, после чего определяют массу винта 1 и положение ЦТ винта 1 по оси ступицы, с помощью устройства, которое содержит оправку 3, центрирующие конусы 4 и 5, фиксирующие гайки б и 7, а также призматические опоры 8 и 9, которые установлены на грузовые площадки 10 весов 11. 8 зависимости от массы винта вместо весов 11 могут быть установлены динамсметры. Расстояние k. между опорами 8 и 9 является постоянным. Гребной винт 1 устанавливают на оправку 3 и через отверстие в ступице фиксируют на оправке 3 с помощью центрирующих конусов 4 и 5 и фиксирующих гаек б и 7. Затем всю эту систему устанавливают на призматические опоры 8 и 9 и фиксируют показания весов 5<. и Qz, а также 3 — расстояние ст правого торца оправки 3 до опоры 9; С вЂ” расстояние от правого торца оправки 9 дс плоскости центрирующего конуса 5; расстояние между наружными плосксстями центрирующих конусов 4 и 5; — расстояние от опоры 9 до плоскости переднего торца ступицы винта 1. Затем оправку 3 с установленным и зафиксированным на ней гребным винтом 1 снимают с опор 8 и 9, отворачивают фиксирующую гайку 7, сдвигают центрирующий конус 5 и снимают гребной винт 1 с оправки 3. Затем центрирующий конус 5 и фиксирующую гайку 7 ставят в то же положение какое они занимали при фиксировании на оправке 3 гребного винта 1 (выдерживают расстояние 0 ), после чего оправку 3 с конусами 4 и 5 и гайками 6 и 7 снова ставят на опоры 8 и 9, выдерживая расстояние ) от правого торца справки 3 до опоры 9. фиксируют новые показания C y весов -6 и 5, при этом масса винта 1 равна 5 = (G „+ Cq ) - (. 6 „+ С,, ). Положение ЦТ винта 1 по оси ступицы (например, расстояние Р от правого торца ступицы) определяют используя уравнение моментов на основа-, нии показаний весов@ g @и g,зная т р .Ф Р. расстояние .К между опорами и рас 996882 стояние от опоры 9 до правого торца ступицы. .Определив расстояние „ — расстояние ЦТ винта от правого торца, замерами с места или по чертежу валопровода определяют расстояние 0z or плоскости переднего торца ступицы винта до середины кормового дейдвудного подшипника 12, а также расстояние 8у между серединами кормового дейдвудного подшипника 12 и носо- 0 вого дейдвудного подшипника 13, а также расстояние (, от ЦТ винта 1 до середины носового дейдвудного подшипника 13. После этого приступают к стати- 35 ческой балансировке гребного винта, для чего определяют общую условную дебалансную массу m по формуле Щ= — 11 М ЩЮ. 20 где Ь вЂ” общая условная дебалансная масса, приложенная на радиусе k винта 1; М - момент суммарного упора . всех лопастей относительно оси, перпендикулярной оси Ъ винта и плоскости действия этого момента — оси 00; ,ц — диаметр гребного винта .1; . n — частота вращения гребного винта 1. Эта формула выведена следующим образом. Допустим, что у гребного винта 1 (для простоты возьмем двухлопастный 35 винт). — шаг лопастей составляет Н и Н, причем Н„, v H . При вращений винта 1 эти лопасти создают упоры Р„и Ð, è äëÿ ðàñсматриваемого случая (т. е. H„i Н ) 40 Р > Р . Как известно, упоры у лопастей. винтов фиксированного шага при-. лагаются на расстоянии 0,7 9 от оси винта (в точках A). Разйость упоров(их геометрическая сумма) создает на этом плече момент суммарного упора лопастей относительно оси, перпендикулярной оси винта и плоскости действия этого момента (в данном слу чае, плоскости чертежа). Для компенсации воздействия этого момента (гидродинамической составляющей нагрузки) на дейдвудные подшипники 12 и 13 надо приложить к винту центробежную. силу и . .у р . Ь} ° где G — - масса винта, окружная скорость вращения ЦТ винта; g — ускорение свободного падения тела, а - величина смещения ЦТ винта -от оси вращения в результате дебаланса; n — частота вращения винта. Момент М суммарного упора создает! нагрузку на .кормовой 12 и носовой 13 дейдвудные подшипники и реакции R>(И) и К (М), причем максимальная часть нагрузки действует на кормовой подшипник. Разгрузить его можно реак цией от момента Fi создаваемого центробежной силой Д,.вызванной искусственно созданным дебалансом винта 1. Момент М можно уравновесить моментом mR, где R- радиус винта, m — - общая условная дебалансная масса, приложенная на радиусе винта R: т.е. Q.am . Отсюда a= G 26 Подставляя это значение О.получают Рви"ь М откуда ф Определив по этой формуле общую условную дебалансную массу m, приложенную на радиусе R винта, определяют дебалансные массы а и in+ (см. фиг. 3, позиции 14 и 15). Раскладывают общую услОзную массу m на систему координат,.для чего вертикальную ось (ось y) системы координат располагают по оси лопасти, имеющей наибольший шаг. Дебалансные грузы 14 и 15 устанавливают на концы лопастей !!и ill после чего на этих же лопастях винта 1 устраняют материал; масса удаляемого материала соответствует массе в, что обеспечивает уравновешивание винта 1 с дебалансными Грузами 14 и 15, после этого снимают с лопастей llи Ill дебалансные грузы 14 и 15, сообщая таким образом винту 1 дебаланс, необходиыяй для того, чтобы IIpP. вращении винта возникла центробежная сила й, раэгружающая дейдвудные подшипники 12 и 13. Причем кормовой дейдвудный подшипник 12 полностью разгружается от знако-. переменной составляющей, имеющей причиной разношаговость винта 1. Нагрузка от этой составляющей носового подшипника 13 будет значительно уменьшена, вместе с тем НосоВоА подшипник 13 является менее нагруженным и, как правило, не определяет надежности и долговечности дейдвудного устройства. При работе винта сообщенный ему искусственный дебаланс смещает ЦТ винта от его оси, вследствие чего от массы винта, приложенной с экс-, центриситетом относительно оси вращения, возникает центробежная сила. Момент этой силы компенсирует момент, возникающий от равнодействующей упоров, создаваемых лопастями, точка приложения которой смещена or ocu 996882 винта иэ-эа того, что вслвдстйие разнсшаговости лопастей упоры, создавае» мые лопастями, не одинаковы. Таким образом исключается энакопеременная составляющая нагрузки на кормовой дейдвудный подшипник, возникающая в результате гидродинамической неуравновешенности гребного винта, и значительно снижается нагрузка на носовой дейдвудный подшипник, что вызывает надежность и дол- 10 говечность дейдвудных устройств. Формула изобретения Способ статической балансировки гребных винтов, заключающийся в том, что оправку с винтом устанавливают на ножевые опоры, измеряют дисбаланс винта и устраняют его, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности дейдвудных устройств путем разгрузки кормового и носового дейдвудных подшипников, перед измерением дисбаланса винта определяют моменты упора его лопастей и координату и величину дебалансной массы, устраняющей реакцию от момента упора, устанавливают дебалансные грузы расчетной массы на концы соответствукщих лопастей, а после устранения дисбаланса винта снимают с лопастей дебалансные грузы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 540181, кл. G01 M 1/12, 1973 ° 2. Беньковский Д.Д. и др. Техно" .логия судоремонта. "морской транспорт", 1961, с. 477-481 (прототип).
