某船電動(dòng)錨機(jī)剎車失靈的故障分析及管理和生產(chǎn)改進(jìn)建議

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

某船電動(dòng)錨機(jī)剎車失靈的故障分析及管理和生產(chǎn)改進(jìn)建議

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

針對(duì)某國(guó)產(chǎn)電動(dòng)錨機(jī)反復(fù)出現(xiàn)的剎車失靈故障及具體的處理過(guò)程，分析了造成經(jīng)常性剎車失靈的原因?yàn)閯x車摩擦片質(zhì)量不良，造成磨損碎屑堆積，進(jìn)入摩擦片結(jié)合間隙，妨礙了摩擦片的結(jié)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(duì)該型錨機(jī)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)，從使用者的角度提出了鉆孔以方便清除堆積物，改進(jìn)端蓋的設(shè)計(jì)，以便于拆卸等。進(jìn)一步提出了在消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化的時(shí)候，切忌照搬照抄，要結(jié)合我國(guó)的實(shí)際工藝水平和使用條件加以改進(jìn)的建議。

電動(dòng)錨機(jī)；剎車；故障

1 剎車裝置結(jié)構(gòu)與故障現(xiàn)象

某船，4 000總噸，國(guó)內(nèi)船廠建造，船齡3年。該類型的船舶在同一公司有數(shù)艘。在一次拋錨操作過(guò)程中，錨機(jī)停車后出現(xiàn)掉錨現(xiàn)象，同時(shí)錨機(jī)有焦糊味道。初步判斷是剎車失靈，因?yàn)閽佸^操作沒(méi)有結(jié)束，后使用手動(dòng)剎車小心慢車完成拋錨動(dòng)作，十分危險(xiǎn)。

該電動(dòng)錨機(jī)的說(shuō)明書沒(méi)有結(jié)構(gòu)圖，也沒(méi)有零件編號(hào)圖，只有外形安裝尺寸、性能參數(shù)等。拆檢后才能了解結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)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(dāng)錨機(jī)停止工作時(shí)，電磁鐵工作，銜鐵動(dòng)作把活動(dòng)盤擠壓在后摩擦面和銜鐵之間，使銜鐵、活動(dòng)盤和后摩擦面緊緊貼合在一起，銜鐵和后摩擦面是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的，銜鐵與后摩擦片的間隙通過(guò)后摩擦片與端蓋之間的調(diào)整墊片數(shù)量來(lái)改變。

2 修理過(guò)程

事后安排拆檢，在打開(kāi)剎車裝置的時(shí)候發(fā)現(xiàn)由于剎車裝置的外端蓋銹蝕嚴(yán)重，無(wú)法拔出端蓋，后在端蓋上焊接吊環(huán)用手拉葫蘆拉下。打開(kāi)后檢查發(fā)現(xiàn)摩擦面磨損嚴(yán)重。摩擦材料變薄，在移動(dòng)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(shí)發(fā)現(xiàn)下部有很多磨損下來(lái)的摩擦材料。仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，摩擦材料下部磨損程度輕，上部程度重。

由于沒(méi)有備件，臨時(shí)修理措施是清潔干凈內(nèi)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(fù)，考慮摩擦材料的磨損，去掉調(diào)整墊片5片以調(diào)整間隙，增加摩擦力，裝復(fù)時(shí)端蓋很難安裝到位。安裝后試車，在空車轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)可以快速剎車，后拖動(dòng)纜繩旋轉(zhuǎn)也能快速剎車，然后逐漸增加纜繩的長(zhǎng)度實(shí)驗(yàn)，都可以快速剎車，證明調(diào)整的間隙和剩余摩擦材料的性能可以滿足實(shí)際需要。

3 事故原因分析

事后調(diào)查該船的維修記錄發(fā)現(xiàn)，該船在前一年發(fā)生過(guò)類似事故。后與船長(zhǎng)溝通時(shí)知道該公司的姊妹船也多次發(fā)生類似事故。由此可以得出結(jié)論，該事故是該類錨機(jī)的通病。眾所周知，錨機(jī)是船舶的關(guān)鍵設(shè)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)間隙下部有很多掉下來(lái)的摩擦材料碎屑，這是正常的，因?yàn)檎５氖褂眠^(guò)程中肯定會(huì)發(fā)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(shí)間，就出現(xiàn)如此多的堆積量，可能就是由于摩擦材料的質(zhì)量不過(guò)關(guān)造成的。對(duì)比本船上次錨機(jī)剎車失靈以及姊妹船舶的類似事故，發(fā)現(xiàn)都有出現(xiàn)大量碎屑堆積和摩擦片上部磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象。堆積量達(dá)到進(jìn)入貼合表面的程度，使得摩擦面的下部在剎車時(shí)不能貼合，摩擦力不足，剎車片打滑，這應(yīng)當(dāng)是事故發(fā)生的原因。考慮本錨機(jī)為引進(jìn)國(guó)外技術(shù)后實(shí)現(xiàn)的國(guó)產(chǎn)化，由于我國(guó)摩擦材料的制造工藝不過(guò)關(guān)，原來(lái)的設(shè)計(jì)無(wú)需考慮碎屑的堆積量能達(dá)到如此快速，安排較長(zhǎng)的檢修時(shí)間可保證碎屑不會(huì)堆積進(jìn)入摩擦表面，使得該事故在堅(jiān)持原有檢修時(shí)間間隔的條件下屢屢出現(xiàn)問(wèn)題。

4 管理建議

1)每半年應(yīng)安排拆檢一次，清潔內(nèi)部腔室。

2)拆檢后應(yīng)測(cè)量摩擦材料的厚度，根據(jù)厚度的變化減少一定數(shù)量的調(diào)整片。

3)船舶上應(yīng)保證有一個(gè)活動(dòng)盤的備件，當(dāng)發(fā)現(xiàn)摩擦材料厚度達(dá)到使用極限后(應(yīng)當(dāng)按廠家要求，或者按厚度應(yīng)高出鉚釘?shù)母叨却_定使用極限)更換活動(dòng)盤。同時(shí)，多備摩擦材料和鉚釘，更換下來(lái)的活動(dòng)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(shí)的維護(hù)保養(yǎng)中，應(yīng)保證端蓋和筒體的結(jié)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(jié)合在一起。安裝面外部及周圍應(yīng)良好防銹涂漆，并用潤(rùn)滑脂覆蓋，經(jīng)常注意檢查。

建議上述措施寫入船舶的安全保養(yǎng)計(jì)劃中，督促輪機(jī)員按計(jì)劃維修保養(yǎng)。

5 生產(chǎn)建議

管理上的措施可以保證錨機(jī)的使用，但增加了輪機(jī)人員的工作量，考慮現(xiàn)在船員數(shù)量下降的大趨勢(shì)，這些措施只能是臨時(shí)處理方法。該型錨機(jī)應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)制造上加以改進(jìn)，防止類似事故的發(fā)生。

最好的方法就是提高摩擦片的質(zhì)量，使得磨損量減少，碎屑堆積根本達(dá)不到進(jìn)入摩擦間隙的程度。但是這個(gè)方法，近期內(nèi)還達(dá)不到，即使達(dá)到了，也會(huì)增加成本，船東不一定接受。

根據(jù)摩擦材料實(shí)際的質(zhì)量情況，可考慮如下改進(jìn)。

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

同時(shí)，可以用壓縮空氣在上部吹入，徹底清潔腔室。還可以在打開(kāi)下部觀察孔的基礎(chǔ)上從上部觀察孔觀察摩擦片的厚度?，F(xiàn)在的上部觀察孔實(shí)際上很難觀察到內(nèi)部情況。

這個(gè)方法對(duì)現(xiàn)有錨機(jī)也可采用，但是應(yīng)當(dāng)由廠方校驗(yàn)鉆孔后的端蓋能否滿足強(qiáng)度要求。如果不能滿足強(qiáng)度要求，以后生產(chǎn)的改進(jìn)型可以在鉆孔處加強(qiáng)厚度或者加凸肩以保證端蓋滿足強(qiáng)度要求。

2)調(diào)查發(fā)現(xiàn)每次拆卸端蓋都十分困難，考慮要經(jīng)常拆檢應(yīng)改進(jìn)端蓋的結(jié)構(gòu)方便管理。

因?yàn)槎松w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(guān)系。否則，由于相互位置關(guān)系改變，其滑動(dòng)面和摩擦面的垂直度不能保證，就會(huì)使得摩擦面不能全部貼合。但是錨機(jī)安裝在船頭，考慮船頭上浪等因素，防銹困難，發(fā)生銹蝕后，該配合面稍有變化，就會(huì)使得安裝極為困難，如果配合面變化大就會(huì)造成前述的摩擦面與滑動(dòng)軸垂直度的變化。因此這個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)加以改變。

建議凸肩結(jié)合面由現(xiàn)在的直筒形變?yōu)殄F形。變?yōu)殄F形后，拆卸時(shí)一旦松動(dòng)就可卸下，同時(shí)安裝時(shí)也方便對(duì)正，保證位置的準(zhǔn)確，防止摩擦面貼合出現(xiàn)問(wèn)題。方法一在端蓋上預(yù)留頂絲孔，可當(dāng)端蓋因?yàn)殇P蝕等原因拆卸不下來(lái)時(shí)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(nèi)螺紋有可能會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)損壞；方法二，在端蓋上焊接拉環(huán)，用手動(dòng)葫蘆拉下端蓋?；蛘叨松w直徑稍大于筒體的直徑，可用打擊法卸下端蓋。

3)考慮我國(guó)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)狀況，廠家只列出一些使用參數(shù)和外形尺寸也是情有可原的。但是當(dāng)船舶在遠(yuǎn)洋航行時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題需要船員自己處理。說(shuō)明書應(yīng)當(dāng)按國(guó)際慣例，對(duì)摩擦片的厚度、間隙值的測(cè)量和使用要求，不同間隙的摩擦力數(shù)據(jù)等技術(shù)參數(shù)給予列明，使輪機(jī)員在選擇調(diào)整片的數(shù)量時(shí)有章可循。同時(shí)，這類設(shè)備的零件圖、零件編碼也應(yīng)詳細(xì)列明以方便訂購(gòu)備件。

6 結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)船用配套設(shè)備的生產(chǎn)較快，但是由于我國(guó)知識(shí)產(chǎn)品保護(hù)的現(xiàn)實(shí)狀況，致使生產(chǎn)廠家大都沿用引進(jìn)外國(guó)技術(shù)很少自己研發(fā)設(shè)備。引進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用時(shí)，會(huì)因我國(guó)生產(chǎn)實(shí)際工藝水平而出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，就像本文論述的電動(dòng)錨機(jī)剎摩擦片的質(zhì)量問(wèn)題和原設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不匹配，產(chǎn)生水土不服的現(xiàn)象。輪機(jī)工程界應(yīng)當(dāng)在管理方面入手解決該類問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)制造方面提高，從根本上解決該問(wèn)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(diǎn)學(xué)科資助項(xiàng)目(J50603)；上海海事大學(xué)“學(xué)術(shù)新人”基金(YXR2014023)

安驥(1974-)，男，山東濟(jì)寧人，副教授，博士，研究方向?yàn)榇拜o機(jī)。

2014-11-25