1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer>

Śruby okrętowe - technologia wykonania

Moderatorzy: Jatzoo, Brodołak, ObltzS, SnakeDoc

Posty: 9 • Strona 1 z 1

Śruby okrętowe - technologia wykonania

Postprzez ObltzS » 18.11.07, 18:39

Witam !
Aby uzupełnic temat śrub okrętowych [może on być ciekawy sam w sobie], przedstawiam kolejny temat związany z ich wykonawstwem i mam nadzieję, że dla Kolegów będzie zarazem okazją do w miarę pełnego zaprezentowania informacji o śrubach.

Śruby okrętowe - technologia wykonania

Poniższy post jest opisem technologii wykonania śrub okrętowych, adekwatnym dla okresu omawianego głównego tematu, choć różnica w czasie wynosi ok. 10 lat [okres II w.ś. - opis technologii z I poł. lat pięćdziesiątych ub. stulecia].
Dzisiaj zarówno projektowanie jak i technologia wytwarzania śrub okrętowych jest wysoce skomputeryzowana - począwszy od procesów wspomagania komputerowego na etapie projektowania [CAD, MegaCAD], poprzez tworzenie niezwykle dokładnych wirtualnych modeli śrub, w oparciu o które powstają precyzyjne modele rzeczywiste w odpowiedniej skali [m. in. dzięki zastosowaniu do pomiarów modeli komparatorów optycznych], poprzez niemal zupełne skomputeryzowanie procesu obróbki mechanicznej [precyzyjne obrabiarki sterowane numerycznie] - w całym tym procesie ważne miejsce zajmują programiści komputerowi, których wcześniej zastępowali ludzie różnych specjalności z bagażem wieloletnich doświadczeń i solidną praktyką zawodową.


Tekst tej jest trochę "techniczny", a przez to może nieco nużący, ale nie powinien sprawiać kłopotów z przyswojeniem zawartych w nim informacji.

Dla każdej śruby wykonuje się tzw. rysunek roboczy, który zawiera rzut skrzydła na płaszczyznę prostopadła do osi śruby, rozwinięcie skrzydła w tejże płaszczyźnie, przekroje walcowe dla wyznaczonych promieni [jest ich zazwyczaj kilka - od osi skrzydła aż do wierzchołka jej skrzydła] a także wzdłużny przekrój skrzydła, stanowiący wykres największych grubości skrzydła od piasty do jej wierzchołka.
Jak zaznaczono we wcześniejszych postach strona natarcia skrzydła śruby napędowej przybiera postać powierzchni śrubowej poprzez obrót tworzącej wokół osi z jednoczesnym ruchem postępowym wzdłuż tej osi.
Istotnym jest fakt, iż tworząca powierzchni śrubowej może mieć różny kształt i może być rozmaicie umieszczona względem osi śruby napędowej. Powoduje to, iż otrzymuje się prawidłową i nieprawidłową powierzchnię śrubową.
Prawidłowa powierzchnia śrubowa powstaje wówczas, gdy tworząca powierzchni śrubowej jest prostą prostopadłą do osi śruby napędowej i porusza się wzdłuż tej osi ze stałą prędkością.
Natomiast nieprawidłowa powierzchnia śrubowa tworzy się wówczas, gdy prędkość ruchu jest zmienna lub tworząca powierzchni śrubowej jest linią krzywą.
Przy projektowaniu powierzchni natarcia śruby stosuje się zarówno powierzchnię śrubową prawidłową jak i nieprawidłową.

Ponieważ powierzchni śrubowej z uwagi na jej krzywiznę nie da się rozwinąć na płaszczyźnie, za to można ją przedstawić jako zbiór linii śrubowych rozwijanych przy stałej wartości skoku śruby na płaszczyźnie przyjmujących postać grupy trójkątów prostokątnych [są to tzw. trójkąty skoku], w której każdy z nich ma swój określony kąt alfa - zwany kątem pochylenia linii śrubowej.
Zatem jeśli znany jest skok śruby napędowej i promień przekroju walcowego skrzydła [są one zawsze umieszczane na rysunku wykonawczym śruby] można w oparciu o te dane wykreślić dowolny trójkąt skoku, co jest niezbędne w trakcie wykonawstwa śruby napędowej a zwłaszcza w obróbce jej skrzydeł.
Z reguły strona ssąca skrzydła śruby napędowej ma kształt nieprawidłowy, gdyż stanowi powierzchnię utworzoną przez grzbiety poszczególnych przekrojów skrzydeł.
Kształty tych przekrojów i grubości skrzydła w różnych miejscach wyznaczone są w z warunków wytrzymałości lub opływów przekroju co powoduje, iż zazwyczaj nie można uzyskać prawidłowej powierzchni śrubowej po stronie ssącej śruby.

Wykonanie śrub napędowych w większości przypadków jest ich odlewaniem z takich materiałów jak żeliwo, staliwo lub mosiądz. Śruby żeliwne nie występują powszechnie z uwagi na niskie parametry własności mechanicznych żeliwa szarego, lecz współcześnie żeliwo szare zastępowane jest żeliwem modyfikowanym oraz sferoidalnym, których własności mechaniczne są znacznie korzystniejsze.
Z kolei śruby ze staliwa w trakcie ich odlewania i konieczności obróbki cieplnej w trakcie procesu ich wytwarzania poddawane są znacznym odkształceniom, zatem aby w trakcie ich obróbki uzyskać przewidziany projektem kształt, pozostawia się znaczne naddatki na grubości skrzydła dochodzące często do 50 mm, co z kolei powoduje wzrost zużycia materiału do ich wyrobu.
Wadą obu tych materiałów jest występowanie intensywnej korozji elektrochemicznej zachodzącej w środowisku pracy śruby okrętowej [woda morska], poważny ubytek materiału skrzydeł śruby a co za tym idzie znaczący spadek ich sprawności pracy. Do odlewania śrub ze staliwa próbowano stosować wysokostopowego staliwa nierdzewnego [zawartość dodatków ok. 20% Cr i poniżej 0,1% C], ale okazało się, że jest on zbyt trudny w dalszej obróbce.
Najlepszym pod względem technologicznym i własności mechanicznych, ale za to droższym materiałem okazał się specjalny stop miedzi i cynku z dodatkiem manganu, aluminium i innych.

Odlewanie śrub.
Wyrób śrub okrętowych to głównie odlewy wykonywane w formach piaskowych wykonanych wg szablonu lub metodą odśrodkową w żeliwnych formach stałych zwanych kokilami. Metoda odśrodkowa stosowana była do produkcji seryjnej, gdzie średnica śrub nie przekraczała 1000 do 1200 mm. Forma odlewnicza składała się z dwóch części.
Za podstawę formy służyła płyta żeliwna, na środku której był zamocowany pionowo trzpień, który stanowił zarazem oś formy. Na skraju płyty wylewano zaprawę cementową w postaci pierścienia, na którym zakreślało się koło o promieniu równym promieniowi obwodowego trójkąta skoku śruby i dzielono je na tyle części ile śruba miała mieć śruba.
Kolejną czynnością było ustawienie na wykreślonym obwodzie wszystkich trójkątów skoku. Powstałą przestrzeń między obwodowym trójkątem - wzornikiem a trzpieniem wypełniało się cegłami i pokrywano masą formierską, tworząc tzw. spody wg przewidywanej ilości skrzydeł śruby.
Ważnym elementem formy był wspomniany trzpień, który był prętem metalowym o przekroju kołowym lub metalową rurą. Na trzpieniu tym umocowana była tuleja, która poruszała się swobodnie wzdłuż osi trzpienia oraz mogła wykonywać ruch obrotowy. Do owej tulei była zamocowana pod kątem prostym drewniana poprzeczka [tzw. rękaw] wraz ze stalowym wzornikiem tworzącej. Poprzeczka ta od strony tulei miała przytwierdzony łańcuch, który był przewieszony przez koło łańcuchowe na szczycie trzpienia i zakończony przeciwciężarami. Ze swojej skrajnej strony poprzeczka posiadała krążek, który podczas formowania powierzchni śrubowej toczył się po krawędzi wspomnianego już wzornika obwodowego. W trakcie formowania nadmiar masy formierskiej na spodzie usuwany był poprzez obrót tulei z poprzeczką i zamocowanym w niej wzornikiem tworzącej toczącej się po krawędzi wzornika obwodowego.
Wzornik tworzącej posiadał zamocowane szpilki formierskie o grubości ok. 1 do 1,5 mm, których końce wystawały poza dolną krawędź wzornika na długość ok. 4 mm. Odległości zamocowanych szpilek od osi obrotu równe były promieniom przekrojów skrzydeł śruby.
W trakcie zgarniania masy formierskiej szpilki rysowały bruzdy, służące do ustawiania wzorników grubości skrzydła śruby. Wzornikiem grubości skrzydła jest przekrój skrzydła wykonany zgodnie z dokumentacja konstrukcyjna [rysunek] ale uwzględniający naddatki zarówno na skurcze metalu oraz na obróbkę. Ilość zastosowanych wzorników grubości jest zgodna z ilością przedstawionych przekrojów walcowych na rysunku śruby.
Powstała przestrzeń pomiędzy wzornikami grubości wypełnia się masą formierską i wygładza się jej powierzchnię, tworząc w ten sposób dokładny model skrzydła, nałożony na powierzchnie natarcia formy śruby.
Kolejną czynnością jest nałożenie modelu lub wzornika samej piasty i wykonanie formy nad spodem każdego ze skrzydeł - aby to uzyskać stosuje się szkielety z okrągłych prętów lub płaskowników.
Tak wykonane formy poddaje się suszeniu w piecach. Do wykonania formy stosuje się różne materiały formierskie, które maja wpływ na końcowy kształt odlewu śruby. Stosowanie form piaskowo-glinianych ma tę wadę, że wymaga zwiększonych naddatków odlewniczych z uwagi na dużą podatność tego rodzaju formy na zniekształcenia odlewu występujące podczas stygnięcia. Naddatki grubości na formę wynoszą ok. 15 do 20 mm, co powodowało, iż ciężar samego odlewu śruby okrętowej wykonanej w formie piaskowo-glinianej był ok. 1,5 do 2,5 razy większy od ciężaru teoretycznego.
Pozytywne zmiany technologii odlewania śrub okrętowych przyniosło zastosowanie mas formierskich piaskowo-cementowych [9 do 15% cementu portlandzkiego, pozostałość to piasek kwarcowy; wilgotność takiej mieszanki wynosiła ok. 6 - 7%].
Ponieważ forma wykonana z takich materiałów jest bardziej wytrzymała miało to duży wpływ na wydatne zmniejszenia zniekształceń samego odlewu podczas stygnięcia, co przekłada się na znaczne, bo 2,5 - 3 krotne zmniejszenie naddatków odlewniczych.
Z uwagi na krótki czas wiązania formy piaskowo-cementowej i jej zwiększoną wytrzymałość a także zmniejszenie wspomnianych naddatków surowy odlew śruby swym ciężarem zbliża się do ciężaru teoretycznego.
Warto podać wartości skurczu liniowego dla podstawowych metali używanych do odlewania śrub okrętowych :
- żeliwo : 0,04 do 0,01,
- staliwo : 0,014 do 0,022,
- mosiądz : 0,008 do 0,016.
Aby polepszyć jakość mosiądzów specjalnych do odlewania śrub przygotowanie płynnego metalu odbywało się a dwóch etapach :
przygotowanie z materiałów wyjściowych kęsów stopu rafinowanego [metale nieżelazne],
przygotowanie stopu ostatecznego z kęsów rafinowanego i odpadów danego mosiądzu specjalnego.

Ważną i istotną czynnością było napełnienie formy płynnym metalem. Początkową technologię zalewania formy od góry zarzucono, z uwagi na szereg niedogodności o charakterze technologiczno-technicznym. Strumień płynnego metalu spadając ze znacznej wysokości niszczył i uszkadzał wewnętrzne ściany formy oraz rdzenia, co sprzyjało powstawaniu wad w odlewie. Tworzące się rozbryzgi metalu w trakcie zalewania formy od góry miały stosunkowo dużą powierzchnię utleniania a tworzące się pęcherze powietrza przenikały pomiędzy warstewki tlenków tworząc niekorzystną porowatą fakturę powierzchni po ssącej stronie skrzydła.
Opisane powyżej wady wyeliminowało tzw. zalewanie syfonowe formy. Najbardziej rozpowszechniło się doprowadzenie płynnego metalu poprzez zbiornik wlewny usytuowany poza formą a połączony z nią kanałem do piasty śruby od strony jej końca rufowego. Płynny metal wypełniał najpierw najniżej położone miejsca w formie, wypierając pozostające w niej powietrze i nie dopuszczał do powstawania pęcherzy, rozbryzgów itp. niekorzystnych zjawisk. Forma taka składała się z dwóch części : dolnej i górnej - ponieważ przy zastosowaniu tej metody część nadlewana wypełnia się ostatnia, zatem można było w pełni nadzorować ten proces wypełniania się formy płynnym metalem i za pomocą odpowiednich łopatek można było usuwać żużel, nadzorując aby nie przedostawał się on ze środkowej części formy [do której był wgląd w trakcie procesu odlewania] do przestrzeni, która jest przeznaczona dla skrzydeł śruby. Po wypełnieniu przestrzeni skrzydeł łopatki usuwano, gdyż były one już na tym etapie zbędne.
Olbrzymia pracochłonność i kosztowny proces wykonania śrub okrętowych wymusza poważne traktowanie zagadnienia wad odlewniczych w tym procesie.
Do najczęściej występujących wad powstałych w procesie odlewania zalicza się : jamy usadowe w piaście śruby, pęcherze gazowe objawiające się porowatością zewnętrznej powierzchni piasty, porowatość i tzw. rzadzizny na powierzchni ssącej śruby oraz występujące wtrącenia żelazomanganu na obu powierzchniach skrzydeł [strona ssąca i cisnąca skrzydła].
Powstałe wady w trakcie odlewania śruby, np. z mosiądzów specjalnych naprawiano w większości przypadków poprzez wycięcie wadliwego miejsca i napawania powstałego ubytku. Miejsce z wadą wycinano do zdrowego metalu dłutem pod kątem ok. 45 stopni bez ostrych krawędzi i zadziorów. Do napawania tych miejsc stosowano elektrody, które wykonywano jako odlewy w postaci prętów o średnicy fi 6 do 8 mm z tego samego materiału co materiał śruby. Napawanie takie było z reguły wielowarstwowe z uwagi na głębokość wycinanych ubytków - przed napawaniem każdej kolejnej warstwy poprzednią dokładnie oczyszczano z pozostałości żużli i tlenków pospawalniczych. Wszystkie miejsca na śrubie, które podlegały naprawom poprzez napawanie były zakreślane i odnotowywane w tzw. paszporcie śruby okrętowej [zestaw dokumentacji technologicznej i jakościowej].
Po wykonaniu odlew podlegał odbiorowi polegającemu na starannych i dokładnych oględzinach powierzchni zewnętrznej [kontrola wizualna] śruby oraz sprawdzeniu w laboratorium własności chemicznych i mechanicznych materiału odlewu śruby.
Próbki metalu do analizy chemicznej pobierano bezpośrednio z kadzi, natomiast próbki do badań mechanicznych materiału śrub okrętowych z mosiądzu odlewało się wraz ze śrubą o ile jej średnica wynosiła co najmniej fi 1200 mm, natomiast w przypadku śrub mniejszych średnic próbki te odlewano w oddzielnych formach.
W przypadku, gdy materiałem śruby okrętowej było żeliwo lub staliwo próbki do badań mechanicznych pobierano ze specjalnych nadlewów umiejscowionych na skrzydłach formy.
Dodatkowym badaniem i testem, w przypadku śrub staliwnych było swobodne zrzucanie piasty na twardy, suchy i ubity grunt z ziemi. Jeżeli odlew śruby posiadał ciężar od 1500 kG zrzucało się go z wysokości ok. 2 do 2,5 m, w przypadku odlewów cięższych zrzucano je z wysokości z wysokości co najmniej 1 metra. Po zrzuceniu piastę i skrzydła śruby poddawano ponownym oględzinom oraz opukiwano młotkiem o ciężarze 3 kG w celu wykrycia zarówno pęcherzy gazowych jak i pęknięć.

Po sprawdzeniu odlewu poddawano go kolejnej ważnej operacji technologicznej jaką było trasowanie śruby okrętowej. Obejmowało ono operacje dwojakiego rodzaju :
- trasowanie zwykłe [otworów, rowków wpustowych, występów],
- trasowanie specjalne : wykonywane kilkakrotnie w celu uzyskania prawidłowych kształtów geometrii skrzydeł śruby oraz w celu sprawdzenia całej śruby.
Generalnie trasowanie samego odlewu do obróbki sprowadzało się do czterech podstawowych czynności :
- wyznaczenia linii zerowych [środkowych] na skrzydłach, wyznaczenie osi śruby sprawdzenia pochylenia tworzących,
- ustalenie skoku odlewu oraz rzeczywistego skoku śruby,
- wykreślenia zarysu skrzydeł,
- pomierzenia i sprawdzenia naddatków na grubość skrzydeł i ustalenie metody ich zdejmowania [z reguły owe naddatki występowały po obu stronach skrzydła, w przypadku odlewu wykonanego w formie piaskowo-cementowej z reguły tylko na powierzchni ssącej skrzydła śruby].
Odlew po dokonanych oględzinach był mocowany na płycie traserskiej, by wyznaczyć przede wszystkim oś śruby napędowej i zerowe linie jej skrzydeł. Przy trasowaniu śrub o małych średnicach zewnętrznych zamiast na płycie śrubę mocowano w specjalnym stole obrotowym.
Z kolei śruby o dużych średnicach umieszczano na płycie traserskiej bezpośrednia na podnośnikach.
W trakcie trasowania ważne było, aby został spełniony warunek położenia linii zerowych skrzydeł w jednej płaszczyźnie równolegle do płyty traserskiej. Warunek ten dotyczył śrub z prawidłową powierzchnią śrubową - w przypadku trasowania śrub z nieprawidłową powierzchnią śrubową warunek ten musiały spełniać punkty znajdujące się na tych samych promieniach każdej linii zerowej.
Aby umieścić owe linie lub punkty na skrzydłach, trzeba było najpierw wyznaczyć oś śruby [piasty] i od niej, jako środka, zakreślano okrąg i wyznaczano trzy lub pięć punktów [w zależności od ilości skrzydeł śruby, np. 3 lub 5] tak, aby znajdowały się pośrodku rozwiniętej szerokości skrzydła i w jednakowych od siebie odstępach. W trakcie wyznaczania tych punktów należało przy każdym skrzydle śruby sprawdzać czy posiadają one jednakowe odległości od płyty traserskiej. O ile tak nie było, wielkość tę należało korygować za pomocą podnośników, na których spoczywała śruba.
Kolejną czynnością było wykreślenie na odlewie łuków promieni przekrojów skrzydła. Łuki te wyznaczano znacznikiem, którego środek był ustawiony na środku piasty [czyli w osi śruby] a ruchomy rysik z noniuszem swobodnie był przesuwany w pionie [góra - dół].
Korzystając z wcześniej wykonanych rysunków roboczych śruby napędowej wykonywano wzorniki [szablony] linii zerowej [tworzącej]. Jedna krawędź wzornika była odtworzeniem linii zerowej, a przeciwległa krawędź tworzyła prostą prostopadłą do osi śruby. Wzornik ten mocowano na pionowych stojakach w taki sposób, by krawędź tworząca prostą prostopadłą do osi śruby była ustawiona poziomo [a więc była równoległą do poziomu płyty traserskiej] a krawędź wzornika stanowiąca odwzorowanie linii zerowej została przyłożona do powierzchni natarcia każdego skrzydła śruby, to powstały wówczas prześwit pomiędzy tą krawędzią a powierzchnia natarcia wyznaczał wielkość naddatku odlewniczego.
Aby nanieść na odlew właściwy zarys skrzydła, odmierzano po obu jego stronach linii zerowej długość przekroju skrzydła [wartości te były zamieszczane na rysunku roboczym śruby] a poprzez naniesione punkty przeprowadzano ciągłą linię krzywą, która tworzyła właściwy zarys skrzydła.

Kolejną czynnością było wyznaczenie wielkości naddatku na powierzchni natarcia skrzydła. Wyznaczano to dwiema metodami :
- poprzez sprawdzenie promieniowymi wzornikami powierzchni natarcia [tzw. trójkąty skoku]
- poprzez zastosowanie metody współrzędnych.
Sprawdzanie za pomocą tzw. trójkątów skoku i wyznaczanie naddatków odlewniczych stosowano zazwyczaj w odniesieniu do śrub małych lub śrub średnich.
Dla śrub o dużych średnicach - o fi powyżej 3500 mm - stosowano sprawdzanie i wyznaczanie naddatków odlewniczych za pomocą metody współrzędnych. Przy zastosowaniu tej metody odpowiednie punkty obliczano z tabel zawartych na rysunku roboczym i nanoszono je na powierzchnie skrzydła przy pomocy urządzenia nazywanego skokomierzem, wskazującym na ile rzeczywiste kształty odlewu odpowiadają określonym w dokumentacji. Z uwagi na to, że wcześniej omawiane zagadnienia dotyczyły śrub małych [okręty podwodne] zagadnienie wyznaczania i określania naddatków za pomocą skokomierza dla śrub dużych nie zostaną omówione.

Jak zatem przeprowadzano pomiar wielkości naddatków dla śrub małych i średnich za pomocą trójkątów skoku ?
Poszczególne linie śrubowe stanowią w zasadzie zbiór linii wyznaczających powierzchnię śrubową skrzydła, które można rozwinąć na płaszczyźnie [powierzchni płaskiej], gdzie dla każdego przekroju walcowego otrzymuje się osobny trójkąt. Tak wykonany trójkąt stanowił wzornik, który można było wygiąć wg promienia danego przekroju skrzydła dla którego wzornik ten został wykonany. Po wygięciu przeciwprostokątna tego trójkąta wyznaczała dokładny kształt powierzchni płata śruby dla danego przekroju.
Aby sprawdzić śrubę ustawiano ja na płycie traserskiej i poziomowano. Obok sprawdzanego skrzydła śruby ustawiano kątownik traserski i wspomniany wyżej trójkąt, który pełnił rolę wzornika skoku Trójkąt ten przystawiano do kątownika w taki sposób, aby jego przyprostokątna przylegała do ramienia kątownika traserskiego, natomiast krawędź przeciwprostokątna trójkąta skoku znalazła się dokładnie ponad linią śrubową danego przekroju a linia osiowa przecięła linię zerową na skrzydle.
O ile na powierzchni natarcia skrzydła nie byłoby naddatku na obróbkę a samo skrzydło nie uległoby odkształceniu w czasie stygnięcia odlewu to krawędź będąca przyprostokątną trójkąta skoku pokrywałaby się z krawędzią skrzydła na linii zerowej. Jest to jednak założenie teoretyczne - zawsze jednak w rzeczywistym odlewie śruby powstaje prześwit, który określa odchylenie odlewu od teoretycznej powierzchni skrzydła. Wielkość tego naddatku określa się właśnie za pomocą wzornika linii zerowej dla danego przekroju skrzydła śruby.

Wytrasowaną śrubę okrętową przekazywano do obróbki mechanicznej jej powierzchni w celu usunięcia wyznaczonych naddatków. Obróbka ta przeprowadzana była bezpośrednio po trasowaniu skrzydeł śruby i piasty, by nadać im ostateczny kształt zgodny z opracowaną wcześniej dokumentacja techniczna śruby.
Obróbka ta dzieliła się generalnie na obróbkę zgrubną i obróbkę dokładna [wykańczająca]. Kolejny podział wynikał z zastosowanego do wykonania odlewu śruby okrętowej materiału.
W przypadku śrub staliwnych było odcięcie nadlewu z naddatkiem ok. 15 do 20 mm na obróbkę dokładną po trasowaniu i odbywało się to przy zastosowaniu palnika gazowego, natomiast w przypadku śrub żeliwnych i mosiężnych na wydziałach obróbki mechanicznej poprzez obróbkę skrawaniem [tokarki, wytaczarki, frezarki, tokarki karuzelowe].
Generalnie jednak pierwszą czynnością było po wytrasowaniu śruby wytoczenie otworu i toczenie czoła piasty śruby. Ważne było zarówno dokładne ustawienie odlewu śruby w obrabiarce jak również prawidłowe wytoczenie otworu piasty, który to otwór stanowił w kolejnych fazach obróbki bazę wymiarową przy wszystkich dalszych operacjach sprawdzania śruby.
Natomiast skrzydła śruby obrabiano przy zastosowaniu obrabiarek specjalnych, jednak z uwagi na złożoność i koszt jednostkowy stosowano powszechnie obróbkę ręczną.
Wśród stosowanych obrabiarek specjalnych najbardziej rozpowszechnioną z uwagi na dokładność wykonania była frezarka kopiowa.
Jest ona zresztą powszechnie stosowaną i dzisiaj, jednak ciągły postęp w technologii obróbki skrawaniem jak i parku maszynowego sprawił, iż dzisiaj najwyższą dokładność wykonania uzyskuje się przy zastosowaniu obrabiarek sterowanych numerycznie.
Ponieważ opis budowy i działania frezarki kopiowej wykracza poza główny temat postu, wart jedynie nadmienić, iż na frezarce tej montowano nie tylko surowy odlew samej śruby, ale także jej wierny i dokładnie wykonany model, najczęściej w skali 1 : 5. Model śruby - jej kopia - umocowany był na stole, który podczas pracy frezarki kopiowej obracał się synchronicznie ze stołem głównym tej obrabiarki, gdzie zamocowany był odlew śruby. Mechanizm kopiowania poruszał się po powierzchni modelu śruby i sprzężony był poprzez przekładnię z hydrodynamiczną z uchwytem narzędzia roboczego - freza - powodują takie jego przesuniecie na obrabianej śrubie ile razy owa śruba była większa od swojego modelu. Na obrabiarce takiej - frezarce kopiowej - poszczególne skrzydła śruby były obrabiane każda oddzielnie.
Warto jeszcze dodać, że obrabiarki te są wykonywane w różnych wielkościach, adekwatnie do typoszeregu średnic obrabianych śrub okrętowych. Największe z nich pozwalają na obróbkę śrub o średnicy maksymalnej fi 4000 do 6000 mm przy skali kopiowania 1 : 5 pozwalając uzyskać dokładność rzędu ok. 1,5 mm, prędkości skrawania 80 m/min i średnicy narzędzia roboczego - freza do fi 220 mm.
Po obróbce skrzydeł śruby na frezarce kopiowej na powierzchniach skrzydeł pozostawały widoczne i wyraźne ślady narzędzia skrawającego - freza - które w dalszych operacjach technologicznych wygładzano za pomocą narzędzi pneumatycznych [ścianki, szlifierki].
Inną grupa obrabiarek były strugarki, gdzie zamocowana śruba okrętowa na saniach strugarki wykonywała jednocześnie ruch obrotowy i posuwisto-zwrotny, a narzędzie - frez był elementem nieruchomym wobec obrabianej śruby [wykonywał jedynie swój ruch roboczy - obrotowy]. W tego typu obrabiarkach, gdzie obrabiany element był ruchomy dowolny punkt powierzchni natarcia śruby opisywał linię śrubową.

Inaczej przedstawiała się technologia i procesy obróbki ręcznej skrzydeł śruby. Rozpoczynano ją od przycięcia przecinakiem lub wycinakiem zarysu skrzydła. Następnie poddawano obróbce powierzchnię natarcia skrzydła śruby i na końcu powierzchnię ssania skrzydła.
Obróbka powierzchni natarcia rozpoczynała się od wycięcia rowka wzdłuż linii zerowej o głębokości, która została uprzednio wyznaczona wzornikiem. Kolejną czynnością było wycięcie rowków promieniowych w takiej ilości, jak została określona na rysunku wykonawczym dla przekrojów danego skrzydła. Ważne było przestrzeganie zasady, aby głębokość rowków linii zerowej była równa głębokości rowków promieniowych. W trakcie wycinania owych rowków należało co jakiś czas sprawdzać i kontrolować nachylenie wycinanych rowków promieniowych [określały one prawidłowość skoku] trójkątami skoków.
Jeżeli naddatek odlewu na skrzydle śruby był mniejszy jak 5 mm, to zdejmowała się go płaskim ścinakiem, przestrzegając zasady aby posuwać się stopniowo od krawędzi skrzydła śruby ku jej piaście [czyli od krawędzi skrzydła do jej osi] kierując się głębokością rowków promieniowych. W przypadku, gdy naddatek odlewniczy wynosił ponad 5 mm, to w celu ułatwienia obróbki wycinano najpierw rowki poprzeczne w odstępach 20 do 25 mm a pozostały materiał usuwano płaskim ściankiem.
Tak zdejmowany naddatek stanowił obróbkę zgrubną, gdzie usuwano ok. 90% naddatku odlewniczego. Pozostała warstwę o grubości 0,2 do 0,5 mm pozostawiano na obróbkę wykańczająca i dokładną, która wykonywano za pomocą ściernic, po czy na sam koniec polerowano te powierzchnie tarczami bądź wojłokowymi bądź filcowymi.
Tak przeprowadzona obróbka stosowana była w odniesieniu do śrub okrętowych małych i średnich wielkości.
W przypadku śrub o dużych średnicach, gdzie stosowano trasowanie metodą współrzędnych a nie trójkątami skoku, stosowano zupełnie odmienną technologię obróbki naddatków odlewniczych. Na powierzchni skrzydła podanej obróbce nawiercano znaki w punktach wyznaczonych współrzędnościową metoda trasowania. Znaki te nawiercano do głębokości usuwanego naddatku odlewniczego, co pozwalało na orientację na jaką głębokość należało frezem czołowym skrawać obrabianą powierzchnię.

Tak obrobiona ostatecznie, na gotowo, powierzchnia natarcia śruby stanowiła bazę dla obróbki powierzchni ssącej śruby. Od tej powierzchni - bazy - odnosiło się wszystkie wymiary związane z grubością skrzydła śruby dla strony ssącej. Aby pomiary były prawidłowe, na obrabianej na gotowo powierzchni natarcia nanosi się ponownie linie przekrojów skrzydła śruby i korzystając z urządzeń pomiarowych tzw. macek zewnętrznych [pełniących rolę grubościomierza] zdejmuje się wartości grubości dla poszczególnych przekrojów i porównuje się je z wartościami naniesionymi na dokumentacji technicznej [rysunek wykonawczy] śruby i ustala się ostatecznie wartość naddatku do usunięcia po stronie ssącej skrzydła śruby.
Usunięcie tego naddatku poprzez obróbkę ręczną lub mechaniczną [ścianie, frezowanie, szlifowanie i polerowanie] odbywa się dokładnie tak samo jak dla opisanej powyżej strony natarcia skrzydła śruby.
Ostatnią czynnością związaną z obróbką powierzchni skrzydeł śruby jest obróbka krawędzi skrzydeł na gotowo [obróbka wykańczająca i dokładna] przy zastosowaniu i użyciu wzorników krawędziowych, które wykonuje się w oparciu o przekroje skrzydeł.
Przy zastosowaniu obróbki ręcznej dla śrub małych i średnich wielkości pracochłonność wszystkich ręcznych operacji technologicznych wynosiła ok. 80% całkowitego czasu obróbki.

Końcową czynnością związaną z wykonawstwem śruby okrętowej było jej wyważanie. Przeprowadzano je dwiema metodami : przy zastosowaniu wyważania statycznego i wyważania dynamicznego.
W trakcie wyrobu części obracających się wokół własnej osi trudno jest otrzymać przedmiot, którego oś obrotu dokładnie pokrywałaby się z miejscem geometrycznych środków ciężkości przekrojów poprzecznych. Ponieważ tak proces samego odlewania śruby jak i jej późniejszej obróbki ręcznej lub mechanicznej jest obarczony niedokładnościami, podczas jej pracy powstają niezrównoważone siły odśrodkowe wywołujące poważne komplikacje i szkodliwe zjawiska.
Przy obróbce ręcznej powierzchni skrzydeł śruby należało zawsze uwzględniać fakt, iż obróbka ta obarczona była określonymi niedokładnościami wynikającymi z charakteru tej obróbki oraz przyjętymi dopuszczalnymi odchyłkami grubości, co w konsekwencji powodowało, iż ciężary poszczególnych skrzydeł śruby nigdy nie były sobie równe. Podobne zjawisko, chociaż w znacznie mniejszej skali odnosiło się także do obróbki mechanicznej.
O ile śruba nie podlegałaby wyważeniu, to w czasie swojej pracy [przy obrotach] powstawałyby niezrównoważone siły odśrodkowe, powodujące w konsekwencji zużycie łożysk tak samej śruby jak i przede wszystkim łożyskowania linii wałów oraz sprzęgieł a w dalszym etapie wału korbowego SG. Warto zaznaczyć, że siły te są proporcjonalne do kwadratu liczby obrotów, zatem ich destruktywne działanie zwiększa się wraz ze wzrostem obrotów linii wałów.

Wyważanie statyczne : ma na celu zlikwidowanie szkodliwego zjawiska tzw. niewyważenia statycznego, gdzie występuje jedna siła będąca pochodną odśrodkowych sił bezwładności. Celem wyważenia statycznego jest zlikwidowanie wpływu siły odśrodkowej przez pokrycie środka ciężkości śruby z jej osią obrotu usuwając zbędną ilość materiału z odpowiednich skrzydeł śruby. Śruba wyważona statycznie powinna pozostać nieruchoma po obróceniu jej o dowolny kąt. Niezrównoważenie statyczne śruby można określić m. in. poprzez zastosowanie specjalnych wag, określających położenie środka ciężkości.

Wyważanie dynamiczne : ma na celu zlikwidowanie szkodliwego zjawiska tzw. niewyważenia dynamicznego, gdzie występują dwie siły odwrotnie skierowane leżące w jednej płaszczyźnie będące pochodną odśrodkowych sił bezwładności. Niezrównoważenie dynamiczne ustala się poprzez wprowadzenie śruby w ruch obrotowy wokół jej własnej osi, aby ustalić nie tylko położenie środka ciężkości na jej osi obrotu ale również po to, aby doprowadzić śrubę do takiego stanu, by w czasie obrotów nie występowały niezrównoważone siły bezwładności.

W trakcie wyważania należało spełnić kilka podstawowych warunków, aby uzyskać pożądany efekt.
Po określeniu tzw. skrzydła ciężkiego, przeznaczony do zebrania metal wybierano u podstawy skrzydła od strony ssącej w taki sposób, aby nie dopuścić do miejscowych nadmiernych wgłębień a obszary te musiały posiadać nienaruszoną powierzchnię o łagodnych przejściach. Nigdy nie wybierano metalu blisko krawędzi skrzydła – mogłoby to doprowadzić do nadmiernego pocienienia materiału w tym fragmencie skrzydła i spowodować jego destrukcję, np. oderwania się w tym obszarze tego fragmentu przy wyższych rejestrach obrotów.
W określonych przypadkach celowo np. usuwano nieznaczne wyważenie statyczne poprzez mimośrodowe wytaczanie piasty lub dodawanie metalu [przeważnie był to ołów] we wgłębieniach stożka piasty, które wykonywano aby zmniejszyć powierzchnię pasowania.

Tak wyważona śruba wraz z tzw. paszportem śruby i potwierdzeniem w nim wykonania wszystkich czynności kontrolno-pomiarowych mogła być przekazana do eksploatacji.

Na podstawie pracy zbiorowej : "Technologia budowy maszyn okrętowych"
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez driver134 » 18.11.07, 20:23

:shock:
driver134
Kapitänleutnant
 
Tonaż: 354.000 BRT

Dołączył(a): 12.12.06, 19:05
Lokalizacja: Warszawa

Postprzez Marriano » 18.11.07, 22:25

Ja to cię zawsze podziwiam ObltzS, że chce ci się tyle tego pisać ;) Masz cierpliwość i dużo czasu zapewne ;)
Marriano
Oberfähnrich zur See
 
Tonaż: 96.000 BRT

Dołączył(a): 18.03.06, 00:19
Lokalizacja: W-wa

Postprzez ObltzS » 19.11.07, 06:44

Witam !
Napisałem :
Tekst tej jest trochę "techniczny", a przez to może nieco nużący, ale nie powinien sprawiać kłopotów z przyswojeniem zawartych w nim informacji.

ale o ile będę miał możliwość wklejenia skanów niektórych szkiców [muszę je teraz wykonać] to mam nadzieję, że będzie bardziej "do strawienia".
Ponad trzydzieści lat temu miałem okazję przyglądać się w Stoczni Gdańskiej obróbce śrub, wykonywanej przez starszych już wiekiem fachowców i przyznam, że podziwiałem wtedy ich wiedzę, znajmość rzeczy itp. a wykonywali to w sumie niezbyt skomplikowanym oprzyrządowaniem, głównie szablony, duże suwmiarki, tzw. macki no i niezbędne czujniki zegarowe. To był etap wstępnego trasowania śruby i wyznaczania naddatków do zebrania w pierwszej obróbce wstępnej - jakakolwiek pomyłka z ich strony skazałaby ten odlew do złomowania.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez ObltzS » 05.01.08, 18:44

Witam !
Nieco opóźnione skany, które powinny tekst o śrubach [technologii wykonania] uczynić bardziej przystępnym.
Nie masz wystarczających uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego postu.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez ObltzS » 05.01.08, 18:50

Witam !
c.d. "malunków"
Nie masz wystarczających uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego postu.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez ObltzS » 05.01.08, 18:53

Witam !
c.d.
Nie masz wystarczających uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego postu.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez ObltzS » 05.01.08, 18:56

Witam !
c.d.
Nie masz wystarczających uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego postu.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa

Postprzez ObltzS » 05.01.08, 18:58

Witam !
Ostatnie "malunki" :
Nie masz wystarczających uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego postu.
ObltzS
Admiral
Admiral
Moderator Team
 
Tonaż: 1.687.000 BRT

Dołączył(a): 05.07.05, 19:31
Lokalizacja: Polska południowa


Posty: 9 • Strona 1 z 1

Powrót do Konstrukcja kadłuba i wyposażenie



Kto przegląda forum

Użytkownicy przeglądający ten dział: Brak zidentyfikowanych użytkowników i 1 gość

cron