某船电动锚机刹车失灵的故障分析及管理和生产改进建议

安 骥，孔 勇，王 位，金 敏(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

某船电动锚机刹车失灵的故障分析及管理和生产改进建议

安 骥，孔 勇，王 位，金 敏
(上海海事大学 商船学院，上海 201306)

针对某国产电动锚机反复出现的刹车失灵故障及具体的处理过程，分析了造成经常性刹车失灵的原因为刹车摩擦片质量不良，造成磨损碎屑堆积，进入摩擦片结合间隙，妨碍了摩擦片的结合。提出了避免该类事故的管理办法，即勤检查摩擦片间隙和堆积物状况，备足备件。对该型锚机的生产设计，从使用者的角度提出了钻孔以方便清除堆积物，改进端盖的设计，以便于拆卸等。进一步提出了在消化吸收国外先进技术进行国产化的时候，切忌照搬照抄，要结合我国的实际工艺水平和使用条件加以改进的建议。

电动锚机；刹车；故障

1 刹车装置结构与故障现象

某船，4 000总吨，国内船厂建造，船龄3年。该类型的船舶在同一公司有数艘。在一次抛锚操作过程中，锚机停车后出现掉锚现象，同时锚机有焦糊味道。初步判断是刹车失灵，因为抛锚操作没有结束，后使用手动刹车小心慢车完成抛锚动作，十分危险。

该电动锚机的说明书没有结构图，也没有零件编号图，只有外形安装尺寸、性能参数等。拆检后才能了解结构。结构如图1所示。

图1 刹车装置示意图

其工作原理为：衔铁受电磁铁电磁力控制，当锚机停止工作时，电磁铁工作，衔铁动作把活动盘挤压在后摩擦面和衔铁之间，使衔铁、活动盘和后摩擦面紧紧贴合在一起，衔铁和后摩擦面是不能转动的，衔铁与后摩擦片的间隙通过后摩擦片与端盖之间的调整垫片数量来改变。

2 修理过程

事后安排拆检，在打开刹车装置的时候发现由于刹车装置的外端盖锈蚀严重，无法拔出端盖，后在端盖上焊接吊环用手拉葫芦拉下。打开后检查发现摩擦面磨损严重。摩擦材料变薄，在移动的衔铁上有明显的摩擦材料磨损后粘附的痕迹。在清洁刹车装置的腔室时发现下部有很多磨损下来的摩擦材料。仔细观察发现，摩擦材料下部磨损程度轻，上部程度重。

由于没有备件，临时修理措施是清洁干净内部腔室，把摩擦材料表面明显烧蚀部位用钢丝刷清洁后装复，考虑摩擦材料的磨损，去掉调整垫片5片以调整间隙，增加摩擦力，装复时端盖很难安装到位。安装后试车，在空车转动状态可以快速刹车，后拖动缆绳旋转也能快速刹车，然后逐渐增加缆绳的长度实验，都可以快速刹车，证明调整的间隙和剩余摩擦材料的性能可以满足实际需要。

3 事故原因分析

事后调查该船的维修记录发现，该船在前一年发生过类似事故。后与船长沟通时知道该公司的姊妹船也多次发生类似事故。由此可以得出结论，该事故是该类锚机的通病。众所周知，锚机是船舶的关键设备，一旦刹车失灵，可能造成丢锚乃至船舶由于丢锚而造成失控的重大事故，因此，必须分析该类型事故的原因并在根本上予以消除。

在清洁过程中发现间隙下部有很多掉下来的摩擦材料碎屑，这是正常的，因为正常的使用过程中肯定会发生磨损。但考虑到从上次更换摩擦片到该次事故仅仅一年的使用时间，就出现如此多的堆积量，可能就是由于摩擦材料的质量不过关造成的。对比本船上次锚机刹车失灵以及姊妹船舶的类似事故，发现都有出现大量碎屑堆积和摩擦片上部磨损严重的现象。堆积量达到进入贴合表面的程度，使得摩擦面的下部在刹车时不能贴合，摩擦力不足，刹车片打滑，这应当是事故发生的原因。考虑本锚机为引进国外技术后实现的国产化，由于我国摩擦材料的制造工艺不过关，原来的设计无需考虑碎屑的堆积量能达到如此快速，安排较长的检修时间可保证碎屑不会堆积进入摩擦表面，使得该事故在坚持原有检修时间间隔的条件下屡屡出现问题。

4 管理建议

1)每半年应安排拆检一次，清洁内部腔室。

2)拆检后应测量摩擦材料的厚度，根据厚度的变化减少一定数量的调整片。

3)船舶上应保证有一个活动盘的备件，当发现摩擦材料厚度达到使用极限后(应当按厂家要求，或者按厚度应高出铆钉的高度确定使用极限)更换活动盘。同时，多备摩擦材料和铆钉，更换下来的活动盘可重新铆装摩擦片以备下次使用。

4)考虑端盖的拆卸困难，在平时的维护保养中，应保证端盖和筒体的结合部位涂覆格兰粉，一方面格兰粉可以防锈，另一方面可以防止端盖与筒体的安装面结合在一起。安装面外部及周围应良好防锈涂漆，并用润滑脂覆盖，经常注意检查。

建议上述措施写入船舶的安全保养计划中，督促轮机员按计划维修保养。

5 生产建议

管理上的措施可以保证锚机的使用，但增加了轮机人员的工作量，考虑现在船员数量下降的大趋势，这些措施只能是临时处理方法。该型锚机应当在设计制造上加以改进，防止类似事故的发生。

最好的方法就是提高摩擦片的质量，使得磨损量减少，碎屑堆积根本达不到进入摩擦间隙的程度。但是这个方法，近期内还达不到，即使达到了，也会增加成本，船东不一定接受。

根据摩擦材料实际的质量情况，可考虑如下改进。

1)在腔室下部钻孔并用丝堵堵死，原来上部就有一个观察孔，这样每半年或者每季度打开丝堵清理磨损碎屑，防止堆积的发生。

同时，可以用压缩空气在上部吹入，彻底清洁腔室。还可以在打开下部观察孔的基础上从上部观察孔观察摩擦片的厚度。现在的上部观察孔实际上很难观察到内部情况。

这个方法对现有锚机也可采用，但是应当由厂方校验钻孔后的端盖能否满足强度要求。如果不能满足强度要求，以后生产的改进型可以在钻孔处加强厚度或者加凸肩以保证端盖满足强度要求。

2)调查发现每次拆卸端盖都十分困难，考虑要经常拆检应改进端盖的结构方便管理。

因为端盖和外筒之间的是靠安装凸肩定位的，定位间隙很小以保证两者之间的相互位置关系。否则，由于相互位置关系改变，其滑动面和摩擦面的垂直度不能保证，就会使得摩擦面不能全部贴合。但是锚机安装在船头，考虑船头上浪等因素，防锈困难，发生锈蚀后，该配合面稍有变化，就会使得安装极为困难，如果配合面变化大就会造成前述的摩擦面与滑动轴垂直度的变化。因此这个结构应当加以改变。

建议凸肩结合面由现在的直筒形变为锥形。变为锥形后，拆卸时一旦松动就可卸下，同时安装时也方便对正，保证位置的准确，防止摩擦面贴合出现问题。方法一在端盖上预留顶丝孔，可当端盖因为锈蚀等原因拆卸不下来时用顶丝顶下端盖，但是由于防锈困难，如果防锈做不好，顶丝孔内螺纹有可能会在较短时间内损坏；方法二，在端盖上焊接拉环，用手动葫芦拉下端盖。或者端盖直径稍大于筒体的直径，可用打击法卸下端盖。

3)考虑我国的知识产权保护状况，厂家只列出一些使用参数和外形尺寸也是情有可原的。但是当船舶在远洋航行时出现问题需要船员自己处理。说明书应当按国际惯例，对摩擦片的厚度、间隙值的测量和使用要求，不同间隙的摩擦力数据等技术参数给予列明，使轮机员在选择调整片的数量时有章可循。同时，这类设备的零件图、零件编码也应详细列明以方便订购备件。

6 结束语

近年来，我国船用配套设备的生产较快，但是由于我国知识产品保护的现实状况，致使生产厂家大都沿用引进外国技术很少自己研发设备。引进的技术应用时，会因我国生产实际工艺水平而出现脱节的现象，就像本文论述的电动锚机刹摩擦片的质量问题和原设计的结构不匹配，产生水土不服的现象。轮机工程界应当在管理方面入手解决该类问题，同时在设计制造方面提高，从根本上解决该问题。

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

上海市教委重点学科资助项目(J50603)；上海海事大学“学术新人”基金(YXR2014023)

安骥(1974-)，男，山东济宁人，副教授，博士，研究方向为船舶辅机。

2014-11-25