丁韋青

(上海船廠船舶有限公司，上海 200082)

“圣地亞哥”舵系修理改裝工藝與質(zhì)量控制

丁韋青

(上海船廠船舶有限公司，上海 200082)

文章針對“圣地亞哥”船舵系存在的缺陷和舵桿上舵承的結(jié)構(gòu)不合理等進行了修理改裝。在修理改裝過程中，通過現(xiàn)場調(diào)查、勘驗和分析，查找出影響舵系修理改裝的質(zhì)量因素，采取正確的施工工藝和措施等手段，對舵系各個節(jié)點修理和改裝實施了嚴格、有效地過程控制。經(jīng)過自查、互查以及最終檢查交驗來控制每一個節(jié)點的施工，使每一個節(jié)點的質(zhì)量都得到保證，從而保證了整個舵系的修理改裝質(zhì)量，恢復了舵系正常的使用功能。

舵系;舵桿上舵承;修理改裝;工藝;質(zhì)量控制

“圣地亞哥”是一艘多用途的散貨船，該船舶的主尺度如下:總長179.9 m，型寬28.40 m，型深14.10 m，總噸位20 987 t。該船舵系為半懸掛舵結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)舵機構(gòu)為擺缸式轉(zhuǎn)舵機構(gòu)，舵機型號1Ra630—35°。本次進廠修理的主要工程是對舵系進行恢復性修理改裝，所涉及的有舵桿換新、舵柄換新、舵系軸承換新、舵桿上舵承改裝等工程。

1 現(xiàn)狀調(diào)查和勘驗

在修理前，上船實地了解舵系實際使用的情況，據(jù)介紹該船舵系在工作時有上下竄動及劇烈震動的現(xiàn)象，并伴有轉(zhuǎn)舵舵角不穩(wěn)定的狀況，嚴重地影響了舵系的正常工作。

該船進塢后，經(jīng)現(xiàn)場勘驗發(fā)現(xiàn)舵系有嚴重下沉的現(xiàn)象，測量舵裝置的跳動間隙達7.50 mm，已遠遠地超過船規(guī)所規(guī)定舵裝置的跳動間隙1.00～3.00 mm的要求。用塞片檢查測量舵桿、舵銷與軸承的配合間隙分別為 6.30 mm和5.60 mm，而舵系軸承配合間隙的設計標準值為2.00 mm，由此可見其配合面磨損嚴重，且發(fā)現(xiàn)舵銷軸承已松脫，逃出軸承座。

又經(jīng)目視檢查，發(fā)現(xiàn)舵機油缸的水平軸心線有明顯向下的傾斜;油缸與舵柄相連接的軸銷和球形軸承等部件已發(fā)生了撞擊變形;油缸的密封壓蓋處發(fā)現(xiàn)油跡斑斑，油缸下方的集油槽中集滿了液壓油，可以證明油缸的密封已失效，導致舵系在實際工作時產(chǎn)生了轉(zhuǎn)舵舵角不穩(wěn)定和空舵的現(xiàn)象。

舵系拆卸后，發(fā)現(xiàn)舵桿軸承檔有大面積環(huán)形鋸齒狀的磨痕，密封檔也有很深的環(huán)狀磨痕;舵桿上安裝上舵承的軸頸有很深的不規(guī)則的擠壓痕跡，據(jù)了解該船曾經(jīng)發(fā)生過舵桿上舵承中的圓錐孔滾動軸承碎裂而損傷舵桿的質(zhì)量事故。舵桿軸承內(nèi)孔也有大面積環(huán)形鋸齒狀的磨痕;解體舵桿上舵承發(fā)現(xiàn)圓錐孔滾動軸承銹跡斑斑，可以驗證舵桿密封已失效。

以上種種現(xiàn)象表明，該船舵系存在著嚴重的缺陷和舵桿上舵承結(jié)構(gòu)設計的不合理，導致發(fā)生了圓錐孔滾動軸承碎裂損傷舵桿的質(zhì)量事故。為此，船方要求通過修理改裝來消除舵系所存在的缺陷。

2 具體實施修理改裝與質(zhì)量控制

2.1 舵系軸承換新和安裝

根據(jù)現(xiàn)場勘驗結(jié)果，船方?jīng)Q定將舵桿軸承和舵銷軸承換新，軸承材料采用賽龍。廠方按賽龍服務商提供圖樣進行加工。

加工后，由賽龍服務商按圖樣進行測量驗收。并采用干冰冷縮方法進行安裝，在常溫下所測得的軸承與舵桿、舵銷的裝配間隙分別在1.64～1.73 mm和1.80～1.85 mm之間，符合賽龍服務商的工藝要求。

2.2 舵系中心線拉線校中檢查

舵系拆卸后，就地拉線對各道軸承本體孔中心線進行校中檢查，經(jīng)測量舵系各道軸承本體孔中心線的同軸度最大偏差值為0.10 mm，該偏差值符合船規(guī)所規(guī)定的要求，證明了舵系中心線并未失中。同時，根據(jù)拉線求得的中心，在舵機間甲板平臺板上劃出新舵桿上舵承安裝的位置圓線及校驗圓線，并做好硬記號。

2.3 舵葉錐孔表面質(zhì)量和舵銷安裝質(zhì)量檢查

經(jīng)目視檢查，沒有發(fā)現(xiàn)舵葉錐孔及錐孔中的鍵槽有撞擊的痕跡，錐體與錐孔的實際接觸面良好，也未發(fā)現(xiàn)海水腐蝕錐孔的痕跡，說明舵桿錐體與錐孔的連接安裝處于良好的工作狀態(tài)。

再測量檢查舵銷軸承檔的磨損情況，經(jīng)測量其圓度和圓柱度各為0.05 mm，在允許偏差的范圍內(nèi)。同時，檢查舵銷的裝配質(zhì)量，用0.03 mm塞片檢查螺母與支撐面之間的間隙，塞片無法插入證明螺母沒有松動;再檢查螺母的止動裝置，焊縫未發(fā)現(xiàn)裂紋，證明止動裝置安裝良好，無須將舵銷從舵葉上拆卸。

2.4 舵葉劃十字線檢查

舵葉上平板劃十字線，檢查舵葉上下兩錐孔中心線的同軸度。經(jīng)劃線測得的上下兩錐孔中心線的同軸度最大偏差值為0.25 mm，該偏差值符合船規(guī)所規(guī)定的要求;又經(jīng)劃線檢查舵葉錐孔中的鍵槽未發(fā)生變形;再用塞片和角尺檢查測量舵葉的舵桿螺母支承平面與舵葉中心線的垂直度為0.05 mm，也符合船規(guī)的要求。

2.5 新舵桿測量和加工

船方提供的新舵桿是一件半成品，根據(jù)圖紙進行測量驗收。同時，對原船舊舵桿進行測繪工作，并繪制了新舵桿加工施工圖。在測量新舵桿時，發(fā)現(xiàn)兩檔保護套外圓放有加工余量，兩端錐體大小頭的直徑同步放大0.65 mm，作為錐體與錐孔的拂配余量。但拂配余量放的太多，靠手工拂磨消除費時，影響該船的修理周期。

經(jīng)與船方商量決定對新舵桿兩端錐體進行光車，錐體大、小頭的直徑同步車小0.50 mm，再與錐孔進行套合檢查，經(jīng)測量錐體小端分別插入新舵柄、舵葉的錐孔內(nèi)的縮進量分別為21 mm和27 mm，其縮進量符合加工工藝要求。

車加工結(jié)束后，向船方、船檢提交錐體與錐孔的車配情況，及進行同軸度校調(diào)檢查。經(jīng)檢查錐體的加工是與錐孔相匹配的，同時測得的最大圓跳動量的偏差值為0.11 mm，該偏差值符合船規(guī)所規(guī)定的要求。

2.6 舵柄和舵葉錐孔拂配

錐孔拂配前，要求對舵柄和舵桿劃十字線，劃出0°位置線及前后方向，做好硬記號。拂配時，按設置的硬記號配對后進行拂配。

舵柄與舵桿的連接是以無鍵液壓的方式連接，所以拂配要求高，要求錐體與錐孔接觸均勻，每25 mm×25 mm的面積內(nèi)有3～4個接觸點，錐體與錐孔的實際接觸面積大于總面積的75%以上。而舵葉與舵桿的連接是以有鍵錐體的方式連接的，其拂配要求可參照舵柄錐孔的拂配要求。但拂配前，先要對平鍵與舵桿鍵槽進行單獨修刮配準，并略有過盈，要求將平鍵輕輕打入槽內(nèi)不準松脫;配鍵后在鍵槽兩側(cè)用0.05 mm塞尺檢查，及用色油檢查平鍵底部與鍵槽面的接觸，再將平鍵與舵葉錐孔內(nèi)的鍵槽進行拂配，并用0.08 mm塞尺檢查滑過，其配合要求符合船規(guī)所規(guī)定的要求。

拂配后，舵桿錐體的小端伸進舵柄錐孔內(nèi)約17 mm，舵桿錐體的小端伸進舵葉錐孔內(nèi)約25.6 mm。經(jīng)船方和驗船師檢驗，符合船方提供的《JNS104舵柄/舵桿/舵銷壓入量》上錐體與錐孔的拂配技術(shù)要求。

2.7 舵機油缸解體、安裝和油壓試驗

根據(jù)勘驗結(jié)果，油缸存在著嚴重地泄漏問題，船方要求對油缸進行解體檢查，并要求將油缸兩端孔內(nèi)的球形軸承換新。

油缸組件清潔后組裝，密封件換新，且做油壓試驗。油壓試驗時，將油缸的活塞分別停留在油缸的兩端，使油壓升高至33.0 MPa，保持2 ～5 min，經(jīng)檢查油缸無外部、內(nèi)部滲漏等現(xiàn)象。

2.8 舵葉與舵桿連接安裝

拂配交驗結(jié)束后，將舵桿、舵葉等部件吊上船進行復位安裝。

安裝時，舵葉上的0°位置線應與舵桿上一致，以拂配后舵桿錐體小端插入舵葉錐孔內(nèi)25.60 mm作為舵葉安裝的零位基準線，也作為壓裝測量的起始點;并在舵葉上端面設置千分表，軸向設置4只75 t油泵進行連接安裝。泵壓時，每5.0 MPa記錄下千分表上的讀數(shù)，直至泵壓到72.0 MPa，舵桿錐體在舵葉錐孔內(nèi)位移至1.20 mm，即可停止軸向施壓，記錄下千分表上的讀數(shù)。軸向壓力保持30 min，然后釋放軸向壓力，測量錐體小端插入錐孔內(nèi)的實際尺寸為24.40 mm，其差值與千分表上的讀數(shù)是相符合的，并向船方和船檢現(xiàn)場提交驗收。

驗收后，用螺母將舵葉鎖緊，并用0.05 mm塞尺檢查螺母與支撐平面之間的間隙，局部插入深度不大于10 mm，插入段的周長不要超過螺母周長10%。螺母安裝經(jīng)檢查合格，按要求安裝止動裝置。

2.9 新舵桿上舵承安裝

該裝置是一種新型的舵桿上舵承 (以下簡稱上舵承)，與原船的最大區(qū)別是帶有錐孔圓柱狀的推力盤替代了錐孔滾動軸承，推力盤的摩擦面與平面滑動軸承接觸，增大了上舵承的受力面，從而減輕了舵系的工作負荷。

安裝前，檢查推力盤錐孔與錐體的配合情況，經(jīng)檢查配合情況不良，通過手工拂配使錐體與錐孔的實際接觸面大于總面積的75%以上。

安裝時，將上舵承座吊起套在舵桿上，安放于甲板平臺板上。利用平臺板上和平臺板反頂結(jié)構(gòu)上的2組調(diào)節(jié)裝置進行調(diào)整，每組4只均布。該調(diào)節(jié)裝置是由長方形的調(diào)節(jié)螺母和支頭螺栓組成，一組調(diào)節(jié)舵桿，另一組調(diào)節(jié)上舵承座，及利用上舵承座法蘭平面上的調(diào)節(jié)螺栓，按舵系拉線校中所劃出的位置圓線及校驗圓線對上舵承座的中心和高度進行初步調(diào)整;調(diào)整后，依次安裝舵桿密封圈、平面滑動軸承、浮動軸承等部件。

安裝浮動軸承時，根據(jù)其與座孔的配合間隙，選用4片0.30 mm塞片，將浮動軸承左右、前后定中在上舵承座孔中。再將推力盤吊起套在舵桿上，安裝在浮動軸承孔中，用塞片檢查調(diào)整使推力盤在浮動軸承孔中前后、左右居中。接著安裝嵌令等組件，并在推力盤上端面設置千分表。同時，調(diào)整嵌令上支頭螺栓的扭矩，扭矩為390 N·m，分別以80 N·m、120 N·m、180 N·m、220 N·m、300 N·m、390 N·m分6次依次均勻上緊，將推力盤向下壓2 mm，使推力盤錐孔與錐體緊密接觸。最后，旋松嵌令上的支頭螺栓，檢查千分表上讀數(shù)有無變化，若無變化，證明推力盤安裝符合要求;再用塞片測量嵌令下端面至推力盤上端面之間的高度，測出安裝調(diào)節(jié)墊片的厚度，并加工調(diào)節(jié)墊片。

在保留經(jīng)典教學內(nèi)容的同時，將課程教學內(nèi)容進行有機整合，不再簡單照搬教材對海軍環(huán)境衛(wèi)生學、海軍營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學、海軍勞動衛(wèi)生學3部分內(nèi)容進行逐一講解，而是按照海軍部隊實際工作面臨的衛(wèi)生學問題整合教學內(nèi)容。如將原來分開講授的第二篇營養(yǎng)學“海軍部隊營養(yǎng)保障”和第三篇勞動衛(wèi)生學“航海特殊作業(yè)衛(wèi)生”部分內(nèi)容整合為“軍事航海特殊作業(yè)衛(wèi)生”，介紹如何從營養(yǎng)學角度保障部隊作業(yè)能力。

調(diào)節(jié)墊片安裝后，拆除4片0.30 mm塞片，將上舵承各組件按船供圖紙依次進行安裝。

初步調(diào)整后，在沿上舵承座周向的平臺板上均布焊接安裝6套止推保險裝置 (楔形塊暫時不裝，待在舵系組裝件中心線就地校中后再安裝)。

2.10 舵柄與舵桿連接安裝

安裝時，舵柄上的0°位置線應與舵桿上一致，以拂配后舵桿錐體小端伸進舵柄錐孔內(nèi)17.96 mm作為舵葉安裝的零位基準線，也作為壓裝測量的起始點。兩者套合后，先軸向施壓將舵柄壓裝至起始點，并在舵柄上端面設置千分表，然后對舵柄進行干式裝配，軸向壓力泵壓至8.0 MPa時，記錄下千分表上的讀數(shù);接著對舵柄進行濕式裝配，一面徑向擴漲舵柄，一面軸向施壓，每5.0 MPa記錄下千分表上的讀數(shù)，當徑向壓力擴漲至105.0 MPa、軸向壓力至76.0 MPa時，舵柄向下位移至8.05 mm，即可停止徑向擴漲和軸向施壓。

壓裝到位后，釋放徑向擴漲壓力，軸向壓力保持30 min。30 min后釋放軸向壓力，檢查千分表上的讀數(shù)有無變化，若無變化，證明舵柄安裝符合要求;再拆卸舵柄螺母，復查測量錐體小端伸進錐孔內(nèi)的實際尺寸為9.81 mm，其差值與千分表上的讀數(shù)基本符合，并向船方和船檢現(xiàn)場提交驗收。驗收后，旋上螺母，用扳手鎖緊螺母，并安裝螺母的止動裝置。

2.11 舵系組裝件中心線就地校中

舵系組裝件中心線就地校中時，舵系應處在0°位置，根據(jù)舵桿、舵銷與軸承的塞片間隙，選用2組厚0.75 mm、長500 mm的塞片，每組4片分別插入舵桿軸承孔和舵銷軸承孔的前后、左右，確保舵桿、舵銷在軸承孔中前后、左右居中，使舵桿、舵葉、舵銷等組裝件的中心線與舵系各道軸承孔的中心線重合。

接著利用上舵承座法蘭平面上的調(diào)節(jié)螺栓，精確調(diào)整上舵承的高度位置，使舵機油缸的水平中心線基本垂直于舵系中心線。同時，測量上舵承下端面至平臺板之間的高度。

調(diào)整后，按舵系拉線校中所劃出的校驗圓線進行復查，若有變化，再微調(diào)平臺板上和平臺板反頂結(jié)構(gòu)上的2組調(diào)節(jié)裝置來調(diào)整上舵承的中心，使上舵承的中心前后、左右居中，并向船方和船檢現(xiàn)場提交驗收。復測上舵承下端面與平臺板之間的高度，根據(jù)高度配制4塊承重塊，將承重塊均布于上舵承與平臺板之間。同時，將油缸與舵柄用軸銷連接復位。并用鋼板將舵葉與船體結(jié)構(gòu)焊接在一起固定牢，不讓其自由轉(zhuǎn)動。

2.12 澆注環(huán)氧墊片

1)澆注前準備工作。

澆注前，所有焊接工作及其他輔助工作應完成。各接觸面做好清潔工作，保持干凈，無任何油脂、油跡、銹斑、斑剝的油漆和任何應力集中點。

同時，在螺孔中設置泡沫管，及在上舵承座法蘭的周圍焊接一圈約2～3 mm厚的鋼板作為擋板，形成澆注墊片的模子，并設置澆注口。在焊接擋板前，檢查4塊承重塊是否已安裝，應將承重塊與環(huán)氧墊片澆注在一起。擋板與墊片的接觸面噴2層脫模劑，或均勻抹上一層耐高溫牛油，待環(huán)氧樹脂固化后便于移去擋板，防止粘結(jié)。

2)計算壓縮量和控制固化時間。

澆注前，必須測出上舵承下端面至平臺板之間的實際高度，根據(jù)實際高度來放墊片的壓縮量，壓縮量一般為墊片厚度的0.001倍。因此，按上舵承校中后高度定位應比實際高度高出0.04 mm。

同時，做好澆注時環(huán)境溫度的測量，因為環(huán)境溫度的高低決定著墊片完全固化時間的長短。因此，為了縮短墊片的固化時間，應使用加熱器來提高環(huán)境溫度，一般將環(huán)境溫度控制在25℃左右，墊片完全固化所需要的時間為24～48 h。

3)環(huán)氧墊片澆注。

準備工作結(jié)束后，在服務工程師的指導下進行澆注。澆注時將環(huán)氧樹脂混合物攪拌均勻，以防止空氣混入環(huán)氧樹脂內(nèi)，再將環(huán)氧樹脂注入到墊片模子內(nèi)。同時，澆注2只40 mm×40 mm×40 mm的試樣，用試樣做硬度試驗。

環(huán)氧墊片固化后，將螺孔中的泡沫管條取出，并將擋板移去，磨去澆注口的尖角，并清除整理墊片四周。同時，定位螺栓旋松并取出，使舵裝置的重量完全由環(huán)氧墊片所承受。

用試樣做硬度試驗，硬度試驗合格后，按服務工程師提供的扭矩，將底腳螺栓上緊，鎖緊上舵承。

4)總裝后檢查。

環(huán)氧墊片澆注結(jié)束后，復查舵系中心線的校中情況及測量墊片的壓縮量。同時，拆除舵系各道軸承中塞片、平臺板上和平臺板反頂結(jié)構(gòu)上的2組調(diào)節(jié)裝置。

舵系總裝后，安裝舵裝置的止跳塊，并調(diào)整舵裝置的跳動間隙。經(jīng)調(diào)整后舵裝置的跳動間隙為2.5 mm，符合船規(guī)上所規(guī)定舵裝置的跳動間隙1～3 mm的要求;用塞片復查舵系在0°位置時各道軸承的配合間隙，做好塞片測量記錄。

3 搖舵轉(zhuǎn)動試驗和航行操舵試驗檢查舵效

3.1 搖舵轉(zhuǎn)動試驗

舵系總裝檢查結(jié)束后，做搖舵轉(zhuǎn)動試驗。經(jīng)搖舵轉(zhuǎn)動試驗檢查，該輪舵系在全舵角范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)動靈活、可靠、平穩(wěn)。

3.2 航行操舵試驗檢查舵效

該船出塢后進行航行操舵試驗，通過試驗來檢驗舵系恢復性修理后的舵效功能 (見表1)。

表1 航行操舵試驗

操舵試驗，是根據(jù)GL船檢的要求和結(jié)合舵機說明書上的技術(shù)要求進行的。操舵試驗時，分別啟動No.1泵和No.2泵來操舵，從表1中第5至第8項的數(shù)據(jù)顯示出轉(zhuǎn)舵至各舵角位置所需的時間均不超過船規(guī)和舵機說明書上所要求的28 s;再同時啟動No.1泵+No.2泵來操舵，從表1中第5至第10項的數(shù)據(jù)顯示出轉(zhuǎn)舵至各舵角位置所需的時間均不超過舵機說明書上所要求的14 s。檢查各運動部件無異常發(fā)熱、敲擊、漏油等現(xiàn)象產(chǎn)生;檢查舵機液壓系統(tǒng)的工作溫度為55℃，遠遠低于舵機說明書上所要求的最高工作溫度70℃。上述的試驗數(shù)據(jù)證明了該船的航行試驗獲得成功，舵系恢復了正常使用的功能。

4 結(jié)束語

“圣地亞哥”船舵系經(jīng)過近10天的恢復性修理改裝，通過現(xiàn)場調(diào)查、勘驗和分析，查找出影響舵系修理改裝質(zhì)量的因素，采取正確的施工工藝和措施等手段，對舵系修理改裝的各個環(huán)節(jié)實施了嚴格的質(zhì)量控制，使每一個節(jié)點的施工都得到了有效地控制，從而保證了整個舵系的修理質(zhì)量。該船又經(jīng)過航行操舵實效試驗，舵機的各參數(shù)指標都符合說明書上的技術(shù)要求，證明舵系已恢復了正常使用的功能，徹底解決該船舵系存在的缺陷。通過對該輪舵系的修理不斷地提高了我們的修理技術(shù)，為以后修理各種結(jié)構(gòu)的舵系積累了豐富經(jīng)驗。

In this paper，defects and unreasoning structure on rudder bearing of“San Diego”were conversed.During the course of conversion，the quality factors affecting rudder＇s conversion were checked;proper technical measures were adopted and the strict and effective course control were carried out at every nodal point through investigation，examination and analysis at spot.Successful quality at every nodal point guaranteed the quality for the rudder＇s conversion，restoring the normal function of the rudder system.

rudder system;rudder bearing at stock;conversion;technique;quality control

U672

C

1001－8328(2013)01－0020－05

丁韋青 (1966-)，男，上海人，工程師，大學專科，主要從事船舶修理工作。

2012－08－24