51螺旋桨基础知识.pptx
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1、螺螺旋旋桨桨通通常常由由桨桨叶叶和和桨桨毂毂两两部部分分组组成成,常常用用的的有有三三叶叶和和四四叶叶,个个别别也也有有五五叶叶甚甚至至六六叶叶的的。桨桨叶叶是是产产生生推推力力的的,从从船船后后向向首首看看到到的的一一面面称称为为叶叶面面,另另一一面面称称为为叶叶背背。桨桨叶叶与与浆浆毂毂相相连连的的地地方方称称为为叶叶根,远离桨毂的一端称为叶梢。根,远离桨毂的一端称为叶梢。桨毅是固定桨叶和连接桨轴的锥形体。桨毅是固定桨叶和连接桨轴的锥形体。从从船船尾尾向向船船首首看看,螺螺旋旋桨桨在在顺顺车车时时沿沿顺顺时时针针方方向向转转动动的的称称为为右右旋旋,沿沿逆逆时时针针方方向向转转动动的的称称
2、为为左左旋旋。对对于于双双桨桨船船,往往舷舷外外方方向向转转动动的的称称为为外外旋旋,反反之之称称内内旋旋。通通常常采采用用外外旋旋,以以防防止止水水上上浮浮物物卷卷入入而而卡住桨叶。卡住桨叶。基本结构基本结构螺旋桨材料螺旋桨材料制制造造螺螺旋旋桨桨的的金金属属材材料料主主要要有有铜铜合合金金、铸铸铁铁和和铸铸钢钢等等。近近年年来来国国内内外外开开始始采采用用玻玻璃璃钢钢、尼尼龙龙等等非非金金属属材材料料制制造造螺螺旋旋桨桨。在我国的内河小船上也有采用钢板焊接螺旋桨。在我国的内河小船上也有采用钢板焊接螺旋桨。锰锰青青铜铜的的机机械械强强度度高高,延延伸伸率率大大,抗抗冲冲击击性性能能好好,耐耐
3、海海水水腐腐蚀,而且制造和加工比较容易,但抗空泡剥蚀性能较差。蚀,而且制造和加工比较容易,但抗空泡剥蚀性能较差。铝铝青青铜铜是是以以钢钢铝铝为为主主体体,添添加加锰锰,铁铁,镍镍等等元元素素构构成成。它它除除了了具具有有锰锰青青铜铜的的优优点点外外,还还具具有有重重量量较较轻轻,疲疲劳劳强强度度高高、抗抗剥剥蚀蚀性性能能好好等等优优点点,故故多多用用于于制制造造大大型型高高速速船船舶舶螺螺旋旋桨桨。其其缺缺点点是是要要求求熔熔炼炼,浇浇铸铸技技术术高高,同同时时大大型型铸铸件件的的缓缓冷冷脆脆性性等等问题较难处理,造价较高。问题较难处理,造价较高。铸铸铁铁螺螺旋旋桨桨成成本本低低,铸铸造造容容
4、易易,但但其其机机械械强强度度低低,质质脆脆而而易易断断,使使用用寿寿命命短短。由由于于强强度度低低,切切面面厚厚度度较较大大,桨桨效效率率较较低低,故故铸铸铁铁螺螺旋旋桨桨仅仅用用于于小小型型低速船上。低速船上。铸铸钢钢螺螺旋旋桨桨的的优优点点是是机机械械强强度度高高。抗抗冲冲击击性性能能好好,但但铸铸造造过过程程中中变变形形、难难控控制制,常常使使螺螺旋旋桨桨的的几几何何尺尺寸寸产产生生很很大大偏偏差差,加加工工困困难难,成成本本高高,比比铸铸铁铁更容易被海水腐是,寿命短,目前多用作备件。更容易被海水腐是,寿命短,目前多用作备件。为为了了提提高高螺螺旋旋桨桨的的抗抗腐腐蚀蚀和和空空泡泡剥剥
5、蚀蚀性性能能,有有些些特特殊殊用用途途的的船船舶舶用用镍镍合合金金、钛钛合合金金等等来来制制造造螺螺旋旋桨。桨。玻玻璃璃钢钢是是以以合合成成树树脂脂为为粘粘结结剂剂,以以玻玻璃璃纤纤维维或或其其织织物物为为增增强强材材料料粘粘合合而而成成的的一一种种新新型型结结构构材材料料。玻玻璃璃钢钢螺螺旋旋桨桨具具有有重重量量轻轻(约约为为铜铜螺螺旋旋桨桨重重量量的的1/41/41/3)1/3)、装装卸卸方方便便、冲冲击击韧韧性性好好,不不为为海海水水所所腐腐蚀蚀,制制造造简简单单等等优优点点。其其缺缺点点是是机机械械强强度度较较低低,在在长长期期负负荷荷下下有有蠕蠕化化现现象象,多多用用于于内内河河小小
6、船船上。上。螺旋桨修造工艺螺旋桨修造工艺金金属属材材料料制制造造的的工工艺艺过过程程如如下下:铸铸模模造造型型、浇浇铸铸金金属属、毛毛坯坯加加工工、成成品品检检查查、安安装装使使用用。下下面面分分别别叙叙述述螺螺旋旋桨桨材材料料和和工工艺艺过过程程的的主主要要环节。环节。铸模造型铸模造型螺螺距距板板是是制制作作下下砂砂模模时时刮刮制制螺螺旋旋面面用用的的,它它的的准准确确性性直直接接影影响响桨桨的的制制造造质质量量。确确定定螺螺距距板板的的尺尺度度不不单单要要考考虑虑桨桨叶叶的的螺螺距距,而而且且要要考考虑虑铸铸造造材材料在浇注后的收缩变形、砖台厚度以及螺旋桨本身的几何特点。料在浇注后的收缩变
7、形、砖台厚度以及螺旋桨本身的几何特点。等螺距螺旋桨螺距板的计算等螺距螺旋桨螺距板的计算螺距板位置应这样确定:在径向上除考虑桨叶半径螺距板位置应这样确定:在径向上除考虑桨叶半径R外,尚应考虑叶外,尚应考虑叶梢边缘的加工余量梢边缘的加工余量a以及为了支承上砂模的砖台厚度以及为了支承上砂模的砖台厚度b,见图,见图8-47,同时还应考虑金属的径向收缩。这样,螺距板所在处的半径应是同时还应考虑金属的径向收缩。这样,螺距板所在处的半径应是(1+K)R+a+b;其周向位置应使螺距板与桨中心所成的扇形面积;其周向位置应使螺距板与桨中心所成的扇形面积(图图8-47中的中的ABO)能遮蔽桨叶的正投影面积并留有一定
8、边框。能遮蔽桨叶的正投影面积并留有一定边框。(图图8-47中中的的f、g)。设螺距板的弧长为。设螺距板的弧长为 ,于是求螺距板的实质就是求弧长和,于是求螺距板的实质就是求弧长和母线在轴向上的位移母线在轴向上的位移(螺距的一部分螺距的一部分)问题。问题。变螺距螺旋桨螺距板计算变螺距螺旋桨螺距板计算 目前变螺距有两种形式,一种是线性变螺距,另一种是非线性变螺目前变螺距有两种形式,一种是线性变螺距,另一种是非线性变螺距。前者只需两块螺距板。位于梢部的螺距称外螺距板,里面的叫距。前者只需两块螺距板。位于梢部的螺距称外螺距板,里面的叫内螺距板。后者,除了外螺距板外,尚需若干内螺距板,视螺旋桨内螺距板。后
9、者,除了外螺距板外,尚需若干内螺距板,视螺旋桨的尺度和要求精度而定。的尺度和要求精度而定。铸模的制造铸模的制造螺螺旋旋桨桨铸铸模模一一般般为为分分箱箱式式砂砂型型,分分型型面面为为桨桨叶叶的的叶叶面。叶面在下砂箱,而叶背在上砂箱。面。叶面在下砂箱,而叶背在上砂箱。在在下下砂砂箱箱造造塑塑时时,先先将将三三角角形形之之螺螺距距板板弯弯成成适适宜宜的的圆圆柱柱面面,然然后后用用刮刮板板沿沿轴轴线线及及螺螺距距板板斜斜边边刮刮出出叶叶面面的的螺螺旋旋面面。对对等等螺螺距距桨桨叶叶,只只需需一一块块刮刮板板,对对径径向向线性变螺距浆叶按螺距变化的部位需另加一副刮板。线性变螺距浆叶按螺距变化的部位需另加
10、一副刮板。若若要要求求螺螺旋旋桨桨铸铸件件毛毛坯坯具具有有较较高高的的准准确确度度,则则可可用用木木料料或或金金属属做做成成桨桨叶叶模模型型,叶叶面面置置于于刮刮好好的的螺螺旋旋面面上上,然然后后安安装装上上砂砂箱箱并并将将沙沙土土桩桩实实,将将桨桨模模取取出出后后。上上下下砂砂箱箱之之间间形形成成叶叶形形空空腔腔。同同时时制制作作挠挠注注系系统统。抄抄箱箱烘烘干干后后扣扣合合固固定定即即可可进进行行浇浇铸铸。桨桨叶叶模模型型常常用用下下面面方方法法制制作作:将将切切面面样样板板(用用弹弹性性较较好好的的金金属属或或木木质质薄薄板板制制成成)垂垂直直安安装装于于下下砂砂箱箱相相应应的的切切面面
11、弧弧线线上上,然然后后在在样样板板间间填填入入泥泥芯芯,桩桩实实后后修修刮刮表表面面,使其成为光顾的叶形。使其成为光顾的叶形。此此外外,桨桨叶叶模模型型也也可可这这样样制制作作:用用薄薄木木板板作作成成若若干干半半径径处处的的切切面面样样板板,并并在在相相应应的的位位置置上上垂垂直直钉钉于于平平模模板板上上(俗俗称称琵琵琶琶板板)。琵琵琶琶板板各各切切面面样样板板间间空空隙隙部部分分的的总总面面积积应应与与桨桨叶叶的的仲仲长长面面积积相相同同。将将样样板板间间空空隙隙填填紧紧砂砂土土,使使砂砂面面与与各各切切面面样样板板上上边边缘缘成成一一光光顺顺曲曲面面。然然后后将将琵琵琶琶板板上上砂砂土土
12、切切成成小小块块并并移移置置于于下下砂砂箱箱上上的的相相应应位位置置,最最后后把把各各小小块块砂砂土土间间缝隙修填平整,即可制作上砂箱。缝隙修填平整,即可制作上砂箱。毛坯的浇铸毛坯的浇铸金属螺旋桨的浇注方法有顶铸法和底铸法两种金属螺旋桨的浇注方法有顶铸法和底铸法两种顶铸法:顶铸法是将熔溶金属直接从冒口上方注顶铸法:顶铸法是将熔溶金属直接从冒口上方注入模腔。这种方法的优点是铸模简单,操作方便,入模腔。这种方法的优点是铸模简单,操作方便,金属浇注完毕时温度分布比较合理,冷凝有一定方金属浇注完毕时温度分布比较合理,冷凝有一定方向性,冒口温度较高,铸件能得到良好的补缩。但向性,冒口温度较高,铸件能得到
13、良好的补缩。但浇注时金属表面的氧化物同金属一起进入铸件,特浇注时金属表面的氧化物同金属一起进入铸件,特别是金属流落时产生飞溅,卷入空气泡和杂质,使别是金属流落时产生飞溅,卷入空气泡和杂质,使铸件表面以至一定深度处形成疏松和痂皮,影响桨铸件表面以至一定深度处形成疏松和痂皮,影响桨叶的机械强度。因此,仅用于浇铸小型叶的机械强度。因此,仅用于浇铸小型(直径小于直径小于1 1米者米者)螺旋桨。螺旋桨。底铸法:它是在模腔最低点即桨毂下端引入金属液,为了防止铸造时候出现如桨叶叶背出现氧化物和缩松现象等常见缺点。低压铸造:低压铸造是利用压缩空气在密封容器,坩 锅)中,在 金 属 液 面 上 造 成 一 定
14、压 力(3-5kgf/cm2),使液体通过升液管上升,平稳缓慢地进入并充满铸型,并在压力下凝固结晶。由于低压铸造金属液的上升速度能够很好的加以控制,因此产生氧化皮的可能性大大减少。由于金属是在压力下结晶的,故铸件质量高,同时尺寸比较精确。螺旋桨加工螺旋桨加工工序:切掉浇口、冒口,桨毂两端面和轴孔的加工,工序:切掉浇口、冒口,桨毂两端面和轴孔的加工,插轴孔内的键槽,刮削轴孔,加工桨叶的叶面和叶插轴孔内的键槽,刮削轴孔,加工桨叶的叶面和叶背等,作平衡试验。背等,作平衡试验。加工时先切除桨毂两端的冒口,浇口等多余部分,加工时先切除桨毂两端的冒口,浇口等多余部分,造成桨毂前后的两个基准面,然后沿桨毂中
15、心镗孔造成桨毂前后的两个基准面,然后沿桨毂中心镗孔并在轴孔内插出键槽。并在轴孔内插出键槽。镗孔可以在车床或镗床上进行,某些大型桨也可以镗孔可以在车床或镗床上进行,某些大型桨也可以用自制的立式或卧式镗排加工,加工时一般都会准用自制的立式或卧式镗排加工,加工时一般都会准备样板或者样轴以检查加工质量。备样板或者样轴以检查加工质量。桨叶加工桨叶加工根据螺旋桨测量画出的桨叶轮廓线批凿掉多余的部分,再进根据螺旋桨测量画出的桨叶轮廓线批凿掉多余的部分,再进行叶面和叶背的加工。叶背的加工是以叶面作为基准面。在行叶面和叶背的加工。叶背的加工是以叶面作为基准面。在叶面加工后,以它作为基准面,重新测量桨叶厚度,并根
16、据叶面加工后,以它作为基准面,重新测量桨叶厚度,并根据图纸要求决定需从叶背削除的金属层厚度,先钻孔,钻孔深图纸要求决定需从叶背削除的金属层厚度,先钻孔,钻孔深度为加工掉的金属层厚度,根据钻孔的深度,铲出各切面形度为加工掉的金属层厚度,根据钻孔的深度,铲出各切面形状曲线,然后沿桨叶径向除去多余的金属层。因为浇铸时叶状曲线,然后沿桨叶径向除去多余的金属层。因为浇铸时叶面向下,浇铸质量容易保证,故叶面的加工只是消除个别不面向下,浇铸质量容易保证,故叶面的加工只是消除个别不平部分,如几何形状存在偏差,则应予以加工修正。平部分,如几何形状存在偏差,则应予以加工修正。形状复杂的螺旋桨其表面加工非常困难,需
17、要熟练技工和耗形状复杂的螺旋桨其表面加工非常困难,需要熟练技工和耗费大量工时。因此,对铸铁螺旋桨和铸钢螺旋桨,其表面一费大量工时。因此,对铸铁螺旋桨和铸钢螺旋桨,其表面一般不进行加工,对小型低速运输船螺旋桨,通常也只作桨叶般不进行加工,对小型低速运输船螺旋桨,通常也只作桨叶表面的整修工作。表面的整修工作。目前已有专门用于加工螺旋桨的程序控制车床,这对提高螺目前已有专门用于加工螺旋桨的程序控制车床,这对提高螺旋桨的加工质量,改善劳动条件、提高工效都有好处。旋桨的加工质量,改善劳动条件、提高工效都有好处。螺旋桨锥孔与尾轴锥体的刮配螺旋桨锥孔与尾轴锥体的刮配有有键键螺螺旋旋桨桨,应应先先在在车车间间
18、内内将将螺螺旋旋桨桨锥锥孔孔(称称锥锥孔孔)与与尾尾轴轴锥锥体体(称称锥锥体体)进进行行刮刮配配。通通常常只只刮刮削削锥锥孔孔而而不不刮刮削削锥锥体体(但但对对于于大大直直径径低低速速运运转转的的尾尾轴轴,也也可可适适当当刮刮削削其其锥锥体体),所所以以一一般般在在螺螺旋旋桨桨锥锥孔孔上上留留有有刮刮削削余量。余量。螺螺旋旋桨桨锥锥孔孔与与尾尾轴轴锥锥体体刮刮配配后后,应应保保证证其其接接合合面面在在全全长长上上均均匀匀贴贴合合,在在销销键键装装配配后后检检查查时时,贴贴合合面面积积要要求求达达到到总总接接触触面面积积的的75以以上上,并并用用涂涂色色检检查查,要要求求在在2525mm面面积积
19、内内不不少少于于24点点。为为不不使使尾尾轴轴小小端端负负荷荷集集中中,螺螺旋旋桨桨锥锥孔孔与与尾尾轴轴配配合合的的大大端端,其接触情况应较小端紧密些。其接触情况应较小端紧密些。螺旋桨锥孔与尾轴锥体刮配有两种方法螺旋桨锥孔与尾轴锥体刮配有两种方法尾轴固定,移动螺旋桨进行刮配:中、小型螺旋桨的刮配尾轴固定,移动螺旋桨进行刮配:中、小型螺旋桨的刮配一般采用此法。因为中、小型尾轴往往细而长、刚性差而易一般采用此法。因为中、小型尾轴往往细而长、刚性差而易变形,故在刮配中不宜移动。变形,故在刮配中不宜移动。螺旋桨固定,移动尾轴进行刮配:大型螺旋桨都采用这种螺旋桨固定,移动尾轴进行刮配:大型螺旋桨都采用这
20、种方法,因为移动大型螺旋桨比较麻烦,相对来说,移动尾轴方法,因为移动大型螺旋桨比较麻烦,相对来说,移动尾轴较为方便,因为大直径尾轴往往是短而粗,刚性好,移动中较为方便,因为大直径尾轴往往是短而粗,刚性好,移动中不易变形。根据尾轴按水平方向或垂直方向移动,此法又分不易变形。根据尾轴按水平方向或垂直方向移动,此法又分横式刮配法和立式刮配法两种。横式刮配法和立式刮配法两种。横式刮配法,由于尾轴本身的重量而下垂,难以保证尾轴与横式刮配法,由于尾轴本身的重量而下垂,难以保证尾轴与螺旋桨端面的垂直性。螺旋桨端面的垂直性。在立式刮配法中,螺旋桨是按水平位置平放的,尾轴以垂直在立式刮配法中,螺旋桨是按水平位置
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