两种可调螺旋桨静平衡检验方法对比
李纯
摘 要：对可调螺旋桨的静平衡检验中的挂重方法和可调桨单叶片静平衡方法进行介绍和对比，方便检验人员的具体应用。
关键词：可调螺旋桨 静平衡 单叶片
螺旋桨的静平衡是螺旋桨制造中的重要检验环节，主要是检验螺旋桨的偏心距的大小。螺旋桨的偏心距的大小与螺旋桨在旋转过程中由于这种不平衡引起的振动是密切相关的，偏心距过大，引起的振动必然过大，从而引起轴承加速磨损，轴系和船体的振动，以及影响主机运转等。当由不平衡重量而引发的变动离心力被控制在一定范围内，它对尾轴轴承产生的变动负荷将很小，可以忽略不计。可调螺旋桨的静平衡检验可与固定螺旋桨一样，采用整桨挂重检验，但在某铸造厂检验时，看到一种新方法对可调桨进行单叶片静平衡检验。本文就此方法与通常挂重方法进行一些比较， 方便检验人员的具体应用。
整桨挂重方法
整桨挂重方法的静平衡试验所用的设备称为静平衡架，其结构较简单。如图1：
式中：G为计算挂重，kg；D为螺旋桨直径，m。
可调螺旋桨作静平衡检验时，在试验台上将挂重分次挂于各桨叶叶梢最大厚度标记点上，然后将挂重的桨叶叶梢最大厚度标记点转到水平位置并使其静止，当去掉支承后，挂重的桨叶向下转动即认为静平衡试验合格。
对于回转构件两端轴颈的直径不相等的，可以用圆盘式静平衡架（如图2）。将回转构件的轴颈支承在两对圆盘上，每个圆盘均可绕自身轴线转动，而且一端的支承高度可以调整，以适应两端轴颈的直径不相等的回转构件。而这种平衡架因轴颈与圆盘间的摩擦阻力较大，故平衡精度比导轨式的静平衡架要低一些。
可调桨单叶片静平衡方法
对于可调桨的静平衡试验，首先应对单个叶片进行力矩平衡试验，分别确定各个桨叶重心对于螺旋桨轴线的平衡力矩，然后将桨毂与桨叶按照最差的力矩平衡条件组装后进行静平衡试验以保证组合式螺旋桨在现场安装时桨叶按何种顺序安装均可满足静平衡条件。对于可调螺距桨，应将其螺距调整到0时进行静平衡试验。对于组合式螺旋桨，由于大多数的铸造厂只生产其部件而无法对其装配后进行静平衡试验，而造船厂在对其装配后由于不具备试验条件也无法对其进行静平衡试验。根据此实际情况，某些铸造厂采取的对单个桨叶进行力矩平衡试验。
可调螺旋桨是由单叶片组合而成的，如果由叶片前端的不平衡重量引起的离心力小于整个螺旋桨重量的1%，那么组装后的可调螺旋桨将可以满足静平衡的要求。我们知道，由叶片前端的不平衡重量引起的离心力是很难进行测量的，但我们可以把它转换成桨叶的力矩测量，这样就简单得多。
单片叶前端的允许不平衡重量应建立在以下三个假设条件的基础上：①各叶片允许的不平衡重量相等；②桨毂外圆的允许不平衡重量和单个叶片的允许不平衡重量相等；③考虑在桨毂和各个叶片上存在最差的不平衡重量。
下面以最常见的4叶螺旋桨为例，其最差的不平衡状态图如图3：
叶片叶前端的允许不平衡重量的测量原理为三点支撑法（如图4），计算公式为：
G=G1+G2+G3
G×X=G1×X1+G2×X2+G3×X3
G×Y=G1×Y1+G2×Y2+G3×Y3
式中：G为被测叶片重量，G1、G2、G3分别为对应称重传感器的显示的重量；
X为被测叶片的坐标值，X1、X2、X3为对应称重传感器距中心点的距离；
Y为被测叶片的坐标值，Y1、Y2、Y3为对应称重传感器距中心线的距离。
由于三个称重传感器的位置是固定的，所以X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3也是固定值，易于测量。
测量时，将单片桨叶水平固定在装置上，通过三点的称重传感器将桨叶的分重量测得，带入以上公式即可算得桨叶的重心、重量、力矩等参数。
通过单个桨叶的重力力矩与各桨叶的重力力矩平均值进行比较，偏差不超过设计审图时确定的范围即为合格。
两种检验方法的对比
挂重方法为较传统的方法，对设备的要求不高，容易实现，检验结果直观。其缺点是螺旋桨的轴颈与导轨之间的摩擦对验测结果有一定的影响；容易受到人员误操作的影响。
单桨叶静平衡方法对设备有较高的要求，采用PC控制，所有参数可以即时显示，方便快捷。此种方法在制造可调螺旋桨带有备用桨叶的时候优点突出，只需将每个桨叶的数据测出，再排列组合各种情况进行计算就可得出检验结果，而用挂重方法进行组合试验时，拆卸安装将花费大量时间，生产效率较低。单桨叶静平衡方法的缺点是桨叶安装到检测设备上较费时（一般一个叶片要二十多分钟）；测量时受场地的振动影响较大。
总结
通过对以上两种螺旋桨静平衡方法的介绍和对比可以看出，两种方法各有优缺。在实际检验中可以根据厂家的情况采用其中一种方法。
参考文献：
【1】船用螺旋桨的静平衡 周洪 船舶检验局上海办事处.
【2】多叶螺旋桨整桨静平衡方法研究 罗江洪、谢伟 中国舰船研究 2007第3期.
（作者单位：中国船级社武汉分社产品处）
