Un stoc de cârmă este arborele vertical care conectează lama cârmei la mecanismul de cârmă al navei. Acesta suportă atât cuplul de la mecanismul de cârmă, cât și sarcinile de îndoire din apă, ceea ce îl face una dintre cele mai critice componente pentru siguranță de pe o navă. Pentru proprietari și operatori, rezumatul practic este simplu: alegeți materialul potrivit, inspectați regulat arborele și înlocuiți-l fără ezitare atunci când deteriorarea depășește limitele de siguranță. Acest articol explică ce este un stoc de cârmă, ce materiale funcționează cel mai bine, ce eșuează de obicei și când să-l reparați sau să îl înlocuiți.
Ce este un stoc de cârmă și de ce contează?
Piesa cârmei este coloana vertebrală portantă a sistemului de direcție. Acesta rulează vertical de la mecanismul de cârmă sau timonei în interiorul carenei, trece printr-un portbagaj etanș al cârmei și se termină în interiorul lamei cârmei. Capătul superior este prelucrat cu un conic, canelură, canelura sau flanșă pentru a primi brațul de ieșire al mecanismului de direcție; capătul inferior este unit cu lama printr-o conicitate cu cheie, o flanșă cu șuruburi sau o legătură adeziv structurală în construcția compozită. Rulmenții susțin arborele la purtătorul și portul cârmei și, adesea, din nou în interiorul skegului.
Stocul rezistă la torsiune și îndoire în același timp. Torsiunea vine de la mecanismul de direcție care rotește arborele; îndoirea provine din presiunea hidrodinamică care împinge lama în timpul virajelor. Societățile de clasificare precum ABS, DNV, LR și CCS publică formule de reguli care stabilesc un diametru minim de stoc de la forța cârmei, cuplul, durata de rulare și limita de curgere a materialului. Orice fisură, îndoire sau pierdere de secțiune modifică starea de stres și poate transforma o problemă ușoară de direcție într-o pierdere totală a controlului direcției.
Materiale de stocare a cârmei și cum să alegeți
Pentru majoritatea navelor comerciale, de pescuit și de agrement mai mari, un oțel inoxidabil de înaltă rezistență, fie un duplex, fie un grad de întărire prin precipitații, este cea mai bună alegere pentru un stoc de cârmă nouă. Standardul inoxidabil 316 rămâne acceptabil pentru ambarcațiunile mici cu cuplu de direcție scăzut și pentru reparații care trebuie să se potrivească cu materialul original, dar are nevoie de un diametru mai mare pentru a suporta aceeași sarcină.
| Clasa materialului | Limita de curgere tipică | Comportament la coroziune | Aplicație tipică |
|---|---|---|---|
| Oțel inoxidabil 316 / 316L | 205-290 MPa sub formă de bară | Rezistență generală bună; atacul de gropi și fisuri în apa de mare stagnantă sau caldă | Ambarcațiuni mici, cuplu redus, înlocuiri bugetare |
| Duplex inoxidabil (cum ar fi 329) | Aproximativ 450-550 MPa | Rezistență la picking mai bună decât 316 | Nave de pescuit, remorchere, ambarcațiuni comerciale de dimensiuni medii |
| Inoxidabil de înaltă rezistență, care se întărește prin precipitare | Aproximativ 760 MPa sau mai mult | Foarte bun atunci când este corect tratat termic; sudarea necesită retratare | Cârme mari, ambarcațiuni de mare viteză, sarcini grele de încovoiere |
| Compozit din fibră de carbon | Nici un punct de curgere; rezistență specifică foarte mare | Fără coroziune, dar este nevoie de îngrijire galvanică la armăturile metalice | Iahturi de performanță și construcții noi cu deplasare ușoară |
Forma barei sau tubului, starea de tratament termic și metoda de conectare la lamă afectează toate tensiunile finale admisibile. Certificatele de materiale și aprobarea clasificării ar trebui verificate înainte de fabricație, deoarece o denumire generică de calitate nu garantează un stoc sigur.
Moduri comune de eroare a stocului cârmei
Cele mai multe probleme de stocare a cârmei se împart în patru grupe: îndoirea la impact, deteriorarea coroziunii, fisurarea prin oboseală și uzura rulmentului sau a etanșării. Fiecare grup are cauze, simptome și costuri de reparație diferite.
Îndoirea la impact după împământare
Un material vizibil îndoit ar trebui îndreptat doar în cazuri foarte limitate; in mod normal trebuie inlocuit. O împământare împinge lama în lateral și poate îndoi arborele cu 5 până la 7 grade, așa cum este adesea raportat în forumurile proprietarilor. Chiar și această gamă provoacă direcție rigidă, uzură rapidă a etanșării și micro-fisuri ascunse la conexiunea lamei.
Coroziunea și pierderea secțiunii
Coroziunea reduce diametrul efectiv al stocului, iar diametrul suportă sarcina. Atacul cu gropi și crăpături se dezvoltă de obicei în trunchiul cârmei, în zona de etanșare, între lamă și stoc sau sub manșoanele rulmentului. Urmele de rugină la îmbinarea lamă-stoc sunt de obicei primul avertisment vizibil.
Crăpare de oboseală
Fisurile de oboseală încep acolo unde se modifică secțiunea transversală, cum ar fi la canelurile cheii, la baza conicii sau la reparațiile vechi de sudură. Numai inspecția vizuală nu le va dezvălui; Vopsea penetrantă și testarea cu ultrasunete sunt instrumentele practice de detectare, iar orice fisura confirmată înseamnă că stocul trebuie scos din funcțiune.
Uzura lagărului și a etanșării
Rulmenții uzați transformă o problemă de direcție într-o problemă de stoc. Jocul în exces lasă arborele să se flexeze la marginea lagărului, care uzează jurnalul și accelerează oboseala. Semnele tipice sunt ciocănirea când mergeți înapoi, apa în portbagajul cârmei sau scurgerile de ulei dincolo de etanșarea superioară, iar un jurnal marcat necesită prelucrare sau un manșon, nu doar o etanșare nouă.
| Simptom | Cauza probabila | Acțiune recomandată |
|---|---|---|
| Ciocniți sau ciocăniți când mergeți înapoi | Rulment uzat, cheie slăbită sau conic | Verificați degajările; strângeți din nou piulița de blocare; inspectați cheia |
| Apă la trunchiul cârmei sau ulei la garnitura superioară | Garnitură uzată sau suprafață de stoc striată | Înlocuiți garnitura; măsura jurnalul; mașină sau manșon dacă s-a marcat |
| Oscilarea lamei sau îndoirea vizibilă | Impact de împământare | Comparați arborele; rulați NDT; planificați înlocuirea dacă daunele depășesc limitele |
| Dâre de rugină la îmbinarea lamă-stoc | Coroziunea în crăpături | Deschideți îmbinarea; măsurați grosimea; evaluarea pierderii secțiunii |
Reparați sau înlocuiți?
Înlocuiți stocul atunci când există o fisură, când îndoirea este prea mare pentru o îndreptare controlată sau când coroziunea a îndepărtat mai mult de aproximativ 10% din diametrul original. Deteriorările localizate pot fi uneori reparate prin sudare aprobată, un manșon din două piese sau prelucrare, dar fiecare reparație ar trebui revizuită cu societatea de clasificare a navei.
Îndreptarea
Îndreptarea is rarely a permanent repair. A deviation of about one degree at a bearing may be pressed back and verified with NDT, but a 5 to 7 degree bend leaves residual stress and can start cracks that appear only after the vessel returns to sea.
Reparații de manșonuri și build-up
Pierderea secțiunii locale poate fi restabilită cu un manșon prelucrat din două piese, o abordare dovedită pe suporturile de cârmă puternic corodate. Manșonul este rulat din placă, prelucrat la toleranță și lipit sau prins în jurul arborelui curățat. De asemenea, este posibilă acumularea de sudare, dar tipurile de inox de înaltă rezistență își pot pierde proprietățile după sudare, dacă nu se repetă tratamentul termic.
Fabricarea unui stoc nou
Un nou stoc prelucrat din bară certificată sau forjare este cel mai sigur răspuns permanent pentru cârmele mari sau puternic încărcate. Un atelier accelerat poate livra un nou stoc de cârmă și pilon în aproximativ două săptămâni lucrătoare, ceea ce arată că înlocuirea nu trebuie să însemne o întrerupere lungă. Noua piesă necesită certificate de fabrică, înregistrări de tratament termic și inspecție dimensională finală.
Când decideți între reparație și înlocuire, examinați acești factori:
- Cerințe de clasificare, care pot interzice reparațiile pe anumite modele de daune.
- Vechimea navei și durata de viață rămasă în comparație cu costul piesei.
- Costul și disponibilitatea timpului de doc uscat față de reparația în sine.
- Disponibilitatea desenelor originale și a certificatelor de material pentru stocul existent.
- Starea lamei cârmei, care poate fi refolosită numai dacă este solidă.
Cum se conectează stocul cârmei la mecanismul de direcție
Conexiunea dintre cârma și mecanismul de cârmă este de obicei o conică de precizie, cu o canelură și o piuliță de blocare în partea de sus a arborelui. Brațul timonei sau butucul furcii este apăsat peste conic, iar cheia transportă cuplul. Această conexiune nu trebuie să alunece niciodată sub sarcina completă a cârmei.
Sistem de direcție hidraulic de tip furcă
Sistemele de direcție hidraulice de tip furcă mișcă o furcă cu două brațe fixată pe suportul cârmei, cu câte un cilindru hidraulic pe fiecare braț și se potrivesc cupluri de cârmă medii până la mari. Linia centrală de ieșire a angrenajului se aliniază cu axa de stocare, iar perechea de cilindri oferă control direcțional mai puternic și mai fin decât direcția manuală pentru vase mai mari.
Sistem de direcție hidraulic de tip furcă pentru nave mijlocii până la mari Acest mecanism de cârmă hidraulic de tip furcă folosește doi cilindri pe o furcă conectată la stocul cârmei, oferind un control puternic și neted pentru cupluri medii până la mari ale cârmei. Se potrivește navelor mai mari care au nevoie de putere direcțională fiabilă. Vizualizare produs → Sistem de direcție hidraulic cu cilindru oscilant
Angrenajele cu cilindru oscilant antrenează un braț de direcție pe stoc printr-o legătură, folosind unul sau doi cilindri și sunt o alegere compactă pentru intervale de cuplu mai mici. Se potrivesc ambarcațiunilor mici și mijlocii, unde spațiul este îngust și se potrivesc bine cu diametrele mai mici ale cârmei.
Cilindru hidraulic de directie basculant pentru instalatii compacte Acest mecanism de direcție cu cilindru oscilant antrenează un braț de direcție printr-o legătură cu unul sau doi cilindri, oferind o soluție compactă pentru intervale mai mici de cuplu. Ideal pentru ambarcațiunile mici până la mijlocii unde spațiul este limitat și diametrele cârmei sunt mai mici. Vizualizare produs → Cuplul angrenajului potrivit și diametrul stocului
Valoarea cuplului transmisiei de cârmă și diametrul cârmei trebuie selectate împreună, deoarece canalul cheie și conicitatea sunt de obicei verigile cele mai slabe din calea cuplului. Dacă puterea angrenajului depășește capacitatea de torsiune a stocului, foarfecele cheii sau arborele se răsucesc. Formulele de clasificare, cuplul angrenajului și materialul stoc ar trebui să apară în același calcul.
| Tip angrenaj | Gama tipică de cuplu | Conexiune stoc | Dimensiunea tipică a vasului |
|---|---|---|---|
| Cilindru basculant | 8-600 kN·m | Braț de direcție cu cheie pe stoc, acționat de o legătură | Ambarcațiuni mici și mijlocii |
| De tip furcă | 25-1350 kN·m | Butucul furcii peste conic, cheie și piuliță de blocare | Vase medii spre mai mari |
Întreținere și inspecție
O verificare vizuală anuală, plus o inspecție mai profundă la fiecare docare uscată, detectează marea majoritate a problemelor de stocare a cârmei înainte ca acestea să devină urgențe.
- Verificați cuplul de strângere a piuliței și starea cheii la conic.
- Măsurați mișcarea lamei cârmei în raport cu limitele de joc ale rulmentului ale producătorului.
- Inspectați zona de etanșare pentru coroziune, zgârieturi sau scurgeri.
- Rulați penetrant de colorant pe conexiunea lamă la stoc după orice împământare.
- Efectuați verificări ultrasonice ale grosimii la portul cârmei la fiecare cinci ani.
- Înregistrați efortul de direcție, jocul cârmei și zgomotul pentru a observa schimbările treptate.
Întrebări frecvente
Se poate îndrepta un material de cârmă îndoit?
Doar o îndoire foarte mică, de aproximativ un grad la un rulment sau îmbinare, poate fi îndreptată și numai cu verificarea NDT și aprobarea clasificării. Îndoirea de 5 până la 7 grade raportată în mod obișnuit este imposibil de reparat și ar trebui să conducă la înlocuire.
Care este cel mai bun material pentru un stoc de cârmă?
Oțel inoxidabil de înaltă rezistență, duplex sau întărire prin precipitare, este cea mai bună alegere pentru majoritatea instalațiilor, deoarece combină rezistența, rezistența la coroziune și durata de viață la oboseală. Standardul 316 este adecvat numai pentru ambarcațiuni mici și încărcături reduse la cârmă.
Cum știu dacă stocul cârmei mele este uzat înainte de a se defecta?
Urmăriți jocul de direcție, ciocănirea când mergeți înapoi, apă sau ulei la trunchiul cârmei, dungi de rugină de-a lungul arborelui și o schimbare a răspunsului cârmei. Oricare dintre aceste semne justifică o inspecție în doc uscat a lagărelor, conicității și conexiunii lamei.
Pot reutiliza vechea lamă a cârmei cu un stoc nou?
Da, dacă lama este fără fisuri și încă suficient de groasă la conexiune. Alezajul lamei sau flanșa trebuie reluat pentru a se potrivi cu noul material, iar poziția cheii și modelul șuruburilor trebuie să se potrivească cu aranjamentul original.
Selectarea stocului cârmei este o decizie inginerească critică pentru siguranță, nu o achiziție de piese de schimb. Materialul corect, o conexiune sonoră și un program de inspecție constant mențin sistemul de direcție fiabil timp de zeci de ani. Când planificați un stoc nou sau o modernizare a sistemului de direcție, este de ajutor să lucrați cu un producător care înțelege întregul lanț de transmisie. Echipamentul navelor Xinghua Tongzhou a proiectat și produs mașini de punte și echipamente hidraulice de direcție din 2003, cu recunoaștere din partea societăților de clasificare chineze și internaționale. Contactați echipa cu dimensiunile cârmei, zona lamei și detaliile navei pentru o recomandare practică.
