某船電動錨機剎車失靈的故障分析及管理和生產改進建議

安 驥，孔 勇，王 位，金 敏(上海海事大學 商船學院，上海 201306)

某船電動錨機剎車失靈的故障分析及管理和生產改進建議

安 驥，孔 勇，王 位，金 敏
(上海海事大學 商船學院，上海 201306)

針對某國產電動錨機反復出現的剎車失靈故障及具體的處理過程，分析了造成經常性剎車失靈的原因為剎車摩擦片質量不良，造成磨損碎屑堆積，進入摩擦片結合間隙，妨礙了摩擦片的結合。提出了避免該類事故的管理辦法，即勤檢查摩擦片間隙和堆積物狀況，備足備件。對該型錨機的生產設計，從使用者的角度提出了鉆孔以方便清除堆積物，改進端蓋的設計，以便于拆卸等。進一步提出了在消化吸收國外先進技術進行國產化的時候，切忌照搬照抄，要結合我國的實際工藝水平和使用條件加以改進的建議。

電動錨機；剎車；故障

1 剎車裝置結構與故障現象

某船，4 000總噸，國內船廠建造，船齡3年。該類型的船舶在同一公司有數艘。在一次拋錨操作過程中，錨機停車后出現掉錨現象，同時錨機有焦糊味道。初步判斷是剎車失靈，因為拋錨操作沒有結束，后使用手動剎車小心慢車完成拋錨動作，十分危險。

該電動錨機的說明書沒有結構圖，也沒有零件編號圖，只有外形安裝尺寸、性能參數等。拆檢后才能了解結構。結構如圖1所示。

圖1 剎車裝置示意圖

其工作原理為：銜鐵受電磁鐵電磁力控制，當錨機停止工作時，電磁鐵工作，銜鐵動作把活動盤擠壓在后摩擦面和銜鐵之間，使銜鐵、活動盤和后摩擦面緊緊貼合在一起，銜鐵和后摩擦面是不能轉動的，銜鐵與后摩擦片的間隙通過后摩擦片與端蓋之間的調整墊片數量來改變。

2 修理過程

事后安排拆檢，在打開剎車裝置的時候發現由于剎車裝置的外端蓋銹蝕嚴重，無法拔出端蓋，后在端蓋上焊接吊環用手拉葫蘆拉下。打開后檢查發現摩擦面磨損嚴重。摩擦材料變薄，在移動的銜鐵上有明顯的摩擦材料磨損后粘附的痕跡。在清潔剎車裝置的腔室時發現下部有很多磨損下來的摩擦材料。仔細觀察發現，摩擦材料下部磨損程度輕，上部程度重。

由于沒有備件，臨時修理措施是清潔干凈內部腔室，把摩擦材料表面明顯燒蝕部位用鋼絲刷清潔后裝復，考慮摩擦材料的磨損，去掉調整墊片5片以調整間隙，增加摩擦力，裝復時端蓋很難安裝到位。安裝后試車，在空車轉動狀態可以快速剎車，后拖動纜繩旋轉也能快速剎車，然后逐漸增加纜繩的長度實驗，都可以快速剎車，證明調整的間隙和剩余摩擦材料的性能可以滿足實際需要。

3 事故原因分析

事后調查該船的維修記錄發現，該船在前一年發生過類似事故。后與船長溝通時知道該公司的姊妹船也多次發生類似事故。由此可以得出結論，該事故是該類錨機的通病。眾所周知，錨機是船舶的關鍵設備，一旦剎車失靈，可能造成丟錨乃至船舶由于丟錨而造成失控的重大事故，因此，必須分析該類型事故的原因并在根本上予以消除。

在清潔過程中發現間隙下部有很多掉下來的摩擦材料碎屑，這是正常的，因為正常的使用過程中肯定會發生磨損。但考慮到從上次更換摩擦片到該次事故僅僅一年的使用時間，就出現如此多的堆積量，可能就是由于摩擦材料的質量不過關造成的。對比本船上次錨機剎車失靈以及姊妹船舶的類似事故，發現都有出現大量碎屑堆積和摩擦片上部磨損嚴重的現象。堆積量達到進入貼合表面的程度，使得摩擦面的下部在剎車時不能貼合，摩擦力不足，剎車片打滑，這應當是事故發生的原因。考慮本錨機為引進國外技術后實現的國產化，由于我國摩擦材料的制造工藝不過關，原來的設計無需考慮碎屑的堆積量能達到如此快速，安排較長的檢修時間可保證碎屑不會堆積進入摩擦表面，使得該事故在堅持原有檢修時間間隔的條件下屢屢出現問題。

4 管理建議

1)每半年應安排拆檢一次，清潔內部腔室。

2)拆檢后應測量摩擦材料的厚度，根據厚度的變化減少一定數量的調整片。

3)船舶上應保證有一個活動盤的備件，當發現摩擦材料厚度達到使用極限后(應當按廠家要求，或者按厚度應高出鉚釘的高度確定使用極限)更換活動盤。同時，多備摩擦材料和鉚釘，更換下來的活動盤可重新鉚裝摩擦片以備下次使用。

4)考慮端蓋的拆卸困難，在平時的維護保養中，應保證端蓋和筒體的結合部位涂覆格蘭粉，一方面格蘭粉可以防銹，另一方面可以防止端蓋與筒體的安裝面結合在一起。安裝面外部及周圍應良好防銹涂漆，并用潤滑脂覆蓋，經常注意檢查。

建議上述措施寫入船舶的安全保養計劃中，督促輪機員按計劃維修保養。

5 生產建議

管理上的措施可以保證錨機的使用，但增加了輪機人員的工作量，考慮現在船員數量下降的大趨勢，這些措施只能是臨時處理方法。該型錨機應當在設計制造上加以改進，防止類似事故的發生。

最好的方法就是提高摩擦片的質量，使得磨損量減少，碎屑堆積根本達不到進入摩擦間隙的程度。但是這個方法，近期內還達不到，即使達到了，也會增加成本，船東不一定接受。

根據摩擦材料實際的質量情況，可考慮如下改進。

1)在腔室下部鉆孔并用絲堵堵死，原來上部就有一個觀察孔，這樣每半年或者每季度打開絲堵清理磨損碎屑，防止堆積的發生。

同時，可以用壓縮空氣在上部吹入，徹底清潔腔室。還可以在打開下部觀察孔的基礎上從上部觀察孔觀察摩擦片的厚度。現在的上部觀察孔實際上很難觀察到內部情況。

這個方法對現有錨機也可采用，但是應當由廠方校驗鉆孔后的端蓋能否滿足強度要求。如果不能滿足強度要求，以后生產的改進型可以在鉆孔處加強厚度或者加凸肩以保證端蓋滿足強度要求。

2)調查發現每次拆卸端蓋都十分困難，考慮要經常拆檢應改進端蓋的結構方便管理。

因為端蓋和外筒之間的是靠安裝凸肩定位的，定位間隙很小以保證兩者之間的相互位置關系。否則，由于相互位置關系改變，其滑動面和摩擦面的垂直度不能保證，就會使得摩擦面不能全部貼合。但是錨機安裝在船頭，考慮船頭上浪等因素，防銹困難，發生銹蝕后，該配合面稍有變化，就會使得安裝極為困難，如果配合面變化大就會造成前述的摩擦面與滑動軸垂直度的變化。因此這個結構應當加以改變。

建議凸肩結合面由現在的直筒形變為錐形。變為錐形后，拆卸時一旦松動就可卸下，同時安裝時也方便對正，保證位置的準確，防止摩擦面貼合出現問題。方法一在端蓋上預留頂絲孔，可當端蓋因為銹蝕等原因拆卸不下來時用頂絲頂下端蓋，但是由于防銹困難，如果防銹做不好，頂絲孔內螺紋有可能會在較短時間內損壞；方法二，在端蓋上焊接拉環，用手動葫蘆拉下端蓋。或者端蓋直徑稍大于筒體的直徑，可用打擊法卸下端蓋。

3)考慮我國的知識產權保護狀況，廠家只列出一些使用參數和外形尺寸也是情有可原的。但是當船舶在遠洋航行時出現問題需要船員自己處理。說明書應當按國際慣例，對摩擦片的厚度、間隙值的測量和使用要求，不同間隙的摩擦力數據等技術參數給予列明，使輪機員在選擇調整片的數量時有章可循。同時，這類設備的零件圖、零件編碼也應詳細列明以方便訂購備件。

6 結束語

近年來，我國船用配套設備的生產較快，但是由于我國知識產品保護的現實狀況，致使生產廠家大都沿用引進外國技術很少自己研發設備。引進的技術應用時，會因我國生產實際工藝水平而出現脫節的現象，就像本文論述的電動錨機剎摩擦片的質量問題和原設計的結構不匹配，產生水土不服的現象。輪機工程界應當在管理方面入手解決該類問題，同時在設計制造方面提高，從根本上解決該問題。

Based on the malfunction of an electrical windlass' brake,the repair process was described.The reasons for the recurrent brake failure were analyzed,which was coused by a large number of the wear debris accumulation produced by the inferior friction plate.To avoid such accidents in the management,checking for ground clearance of the friction plate and the piling height should be done frequently.At the same time,enough spare parts should be reserved.In the view of the users,drillig a hole for easy cleaning up the debris and improving the design of end caps for facilitating demolition are recommended.Further suggestion is that localized production mustn' t copy the foreign technology with no deviation,and the local conditions and actual level of the technique should be considered.

electrical windlass;brake;fault

U672

10.13352/j.issn.1001-8328.2015.02.010

上海市教委重點學科資助項目(J50603)；上海海事大學“學術新人”基金(YXR2014023)

安驥(1974-)，男，山東濟寧人，副教授，博士，研究方向為船舶輔機。

2014-11-25