浅谈远洋船舶舵系修理的技术规范和注意要点

江洁龙 中远海运特种运输股份有限公司

1.引言

船舶舵系是实现船舶转向、掉头、直航等的重要设备，主要包括舵杆、舵叶和舵销等运动部件，以及舵杆舵承和舵销轴承等固定部件。舵系是水下设备，坞修时测量检查，平时接触不多，很少修理，如果临时修理，可能无从下手。笔者近期组织过几艘船舶的舵系修理，在舵系毛坯件订购、机加工、现场安装等方面积累了一些宝贵经验，与大家交流分享。

舵系资料：

舵叶形式：半悬挂半平衡舵；

舵叶重量：25.16吨；

舵叶尺寸：5.6米（宽）＊7.8米（高）；

舵杆重量：6.332吨；

舵杆尺寸：5.785米（长）＊0.404米（最大直径）。

2.舵系修理准备工作

在舵系修理前，需要知道具体修理的舵系项目，比如舵叶丢失、舵杆折断，还是舵杆/舵叶连接松脱。可通过水下检查，摸查清楚舵系具体故障，着手进行选厂、申请检验、订购部件、机加工和修理安装等一系列工作。

3.舵系毛坯件订购的注意要点

目前国内市场很难找到舵杆、舵销、轴套等毛坯件现货，供货周期一般在1个月左右，宜尽早订购，毛坯件订购的注意要点如下：

（1）填写舵系部件申请单，可以通过产品证书、舵系计算书、完工图和退审图等四份图纸，查询相关部件名称、材料和规格尺寸。

（2）如果申请部件为毛坯件，后期要进行机加工，采购时注意预留出加工余量。由于舵杆和舵销是热处理毛坯件，截面的硬度和韧性不是均匀分布，如果预留尺寸过多，车削量大，力学性能将达不到要求，如果预留尺寸过小，影响机加工，甚至有可能导致毛坯件不能使用进而报废。毛坯件的预留尺寸如下：

舵杆和舵销：直径预留余量为15mm，长度预留余量为20mm。

轴套：轴套内径和外径分别预留余量为5 mm，长度预留余量为10mm。

舵杆下舵承衬套和舵销衬套：衬套内径和外径预留余量为10mm，长度预留余量为100mm。

（3）舵杆、舵销、轴套、衬套是受力部件，需要船级社产品证书。

（4）通过产品证书、舵系计算书、完工图和退审图等四份图纸，与供应商核对计划采购部件的规格尺寸和力学性能。

4.舵系毛坯件机加工的注意要点

4.1 舵杆和舵销

图1 舵系拆装现场

舵系图纸有产品证书、舵系计算书、完工图和退审图等四份图纸，在舵杆和舵销的毛坯件订购和机加工之前，需要仔细核对各图纸部件尺寸是否一致，如果不一致，就需要按照实物尺寸加工，以避免由于加工错误，导致部件报废。

如果舵杆、舵销及其锁紧大螺母同时换新，可以按照图纸车制内外螺纹，但是如果仅仅将舵杆、舵销换新，而大螺母没有换新，则首先用车床整理好旧螺母的内螺纹，然后按照大螺母内螺纹的规格，配制舵杆、舵销的外螺纹，原因是旧螺母内螺纹长期受到剪切力出现变形，无法与标准外螺纹配合。

4.2 衬套

4.2.1 上舵承衬套

舵杆上舵承分为滑动式、平面推力滚动式、圆柱孔滚动式和圆锥孔滚动式四种形式，上舵承形式不同，其安装间隙和极限间隙不同，可以在《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》查阅获取，上舵承衬套一般为铜质材料，位于止推轴承下方，是具有润滑作用的运动副，不容易出现异常磨损。

4.2.2 下舵承衬套

①《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》明确规定舵杆下舵承材料为铜制合金、铁梨木及层压胶木、尼龙及其他树脂合成材料。其中，高分子材料属于层压胶木类别。

②下舵承衬套的安装间隙和极限间隙可以从《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》第8页的表6“双支撑平衡舵及导管安装间隙和极限间隙”查阅获得（见本文表1），其中悬挂舵下舵承安装间隙和极限间隙分别为表6规定值的80%和70%。（单位：毫米）

表1 双支撑平衡舵及导管安装间隙和极限间隙

③如果舵杆下衬套从“青铜或尼龙”改为“铁梨木或层压胶木”，需要注意衬套的最小厚度，按照《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》的要求，“铁梨木或层压胶木”衬套最小厚度要比“青铜或尼龙”衬套厚2毫米左右，见表2。

表2 衬套最小厚度要求

4.2.3 衬套机加工尺寸计算

从《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》查阅获得，舵杆舵承衬套与舵承的安装配合值Δδ按照公式确定：

式中：

Δδ：衬套与舵承体安装配合的数值，单位为毫米。

d：舵杆公称直径的数值，单位为毫米。

D：舵承衬套外径或舵承衬套座孔内径的公称尺寸的数值，单位为毫米。

t1：安装时舵承衬套和舵承衬套座孔温度的数值，单位为度（°C）。

t2：舵承衬套的最低工作环境温度的数值，单位为度（°C）。

a1：舵承衬套材料的温胀系数：铜质材料一般取18 X10/°C，尼龙材料66一般取9 X10/°C；层压胶木一般取（60～80）X10/°C，赛龙材料XL型一般取153 X10/°C ；赛龙材料SXL型一般取230 X10/°C；

a2：舵承衬套座孔材料钢的温胀系数，一般取11 X10/°C。

4.2.4 舵销承修理安装要求

按照舵销承分类，舵系分为多支承普通舵、半悬挂舵、转轴舵和双支承平衡舵及导管舵四类，舵系类别不同，舵销承的安装间隙和极限间隙不相同，可以在《CBT3424-2013船舶舵系舵承修理安装技术要求》中查阅获得；舵销衬套的最小厚度和机加工尺寸计算参照舵杆下衬套操作。

4.3 轴套红套

不锈钢轴套红套安装在舵杆和舵销上，红套安装方法是使用电炉或者电热毯对轴套进行加温，测量确定轴套的内孔膨胀大于舵杆或者舵销的轴径时套进去。

4.4 卧式锥孔蓝油拂配

大多数专业舵叶加工厂使用卧式锥孔蓝油拂配，主要工装包括：

1）水平基准平台。车间铺设一个水平的钢质平台，每年至少做一次水平校核，用于确保舵叶肿剖面、舵杆轴线、舵销轴线在同一个水平面上。

2）平行基准平台。在水平基准平台的两侧各安装一个平行基准平台，每年至少做一次平行校核，用于确保舵叶锥孔、舵杆、舵销在一个中心线上。

3）舵杆/舵销拂配的移动轨道和小车。拂配轨道安装在水平基准平台上，沿水平方向设置。拂配小车用于固定舵杆/舵销，能够带着舵杆沿导轨往复移动，以将舵杆的一端相对舵叶锥孔反复进行拔插。

卧式锥孔蓝油拂配的注意要点如下：

1）舵叶、舵杆和舵销找水平。舵叶摆放在水平基准平台上，通过调整舵叶中剖面的四个角的高度，将舵叶水平摆放。舵杆和舵销安装在移动小车上，通过调整舵叶锥孔、舵杆和舵销的中心点高度，将舵杆和舵销水平摆放。

2）舵叶锥孔、舵杆和舵销找同轴线。调整舵叶锥孔、舵杆和舵销的中心点与平行基准平台的距离，三者同轴线。

3）蓝油拂配验收：

①接触面检查。孔与轴的配合达到25×25面积范围内有3～4个接触点，总的接触面积要达到70%（见图2）。

图2 锥面接触面检查

②光洁度检查。将锥面蓝油清洁干净，检查锥面的光洁度，如果光洁度不好，现场压装舵杆和舵销时，将无法压装到位，影响舵系安装进度和安装质量。用手触摸锥面，判断是否平滑，同时近观检查，观察锥面是否有划痕，如有划痕，需要继续精加工处理（图3）。

图3 锥面光洁度检查

5.舵系安装的注意要点

在舵系安装操作中，舵杆和舵销的锥面压装操作是最重要环节之一，注意要点如下：

（1）如果舵叶锥孔没有液压扩张设计，锁紧螺母也没有液压上紧设计，舵杆和舵销只能进行干压安装了，新船时用“环形千斤顶”压装舵杆，找不到合适的“环形千斤顶”，用3只扁平的液压千斤顶代替，每只液压千斤顶的额定负荷为100吨，额定液压压力为700bar。

（2）在压装舵杆/舵叶锥孔之前，首先在舵叶底部用千斤顶顶起舵叶，直到舵叶锥孔接触到舵杆锥面为止，用百分表检测。

（3）百分表调零。当三只千斤顶的液压压力为50bar时，把百分表调零，此时顶推力约为：（50/700）＊100＊3=21.5吨。

（4）开始压装，为了防止压偏，每当上升50bar液压压力时，记录下来对应的压装压力和压装行程数值，正常来说，压装压力和压装行程曲线图应是一条直线，如果不是一条直线，就也可能压偏了，需要顶松后重新压装，是舵杆和舵叶的压装压力和压装行程曲线图见表3，图4。

表3 舵杆和舵叶的压装压力和压装行程曲线图

图4 压装行程曲线图

（5）舵系布置图中注明相关压入量，如果当液压压力很高了，但是压入量远远达不到，排除了压偏，可能是锥孔和锥面粗糙，摩擦阻力太大，可以通过加热舵叶铸钢件，让锥体内孔热胀扩大，把舵杆或者舵销压装至规定的压入量。

6.舵系修理后加强检查管理

（1）定期检查舵系，利用船舶空载靠泊码头机会，船员在码头目测检查舵叶，拍照存档和反馈公司。

（2）船舶坞修时，进入舵遂舱进行舵杆清洁和检查，如果舵杆存在锈蚀，需要除锈后做着色、磁粉或者超声波探伤，如果舵杆出现裂纹，需要及早换新。

（3）船舶坞修时，测量舵杆、舵销和止跳块间隙，如果超极限，需要进一步查明原因，并按照规范进行修理。检查舵杆和舵销的锁紧螺母状态，检查舵叶残水。

7.结语

舵系修理工作，需要协调备件公司、机加工厂家、船厂和船级社等相关单位，从毛坯件的采购到机加工，最后到船厂现场安装，每一个步骤只能逐项进行，环环相扣，不能平行开展，希望通过本文介绍，大家能够熟悉舵系修理和检验标准，知道毛坯件订购、机加工和现场安装等注意要点，起到节约费用，节省船期和确保修理质量的目的。