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發動機滑動軸承的早期損壞及預防

       用在發動機上的滑動軸承通常分為兩種:
    一種是襯瓦式薄壁軸承,形似瓦片俗稱軸瓦;另一種是襯套,又稱銅套,形狀為空心圓柱體。襯瓦式薄壁軸承主要用于承托發動機的曲軸和連桿;襯套主要用于支承凸輪軸軸頸及活塞銷。本文主要敘述的是襯瓦式薄壁軸承(軸瓦)。 
    1、早期損壞的形式 
    軸承在正常使用過程中,由于逐漸磨損直到很后失去工作能力、結束其使用壽命,這種自然損傷是難以避免的。但如果因發動機裝配調整不當、潤滑油品質不好或使用條件惡劣等因素致使軸承過早地磨損或出現各種損傷,則是人為造成的早期損壞。早期損壞不僅大大地降低軸承的使用壽命,同時也會影響發動機的正常工作。根據長期對柴油機維修的經驗發現,滑動軸承早期損壞的常見形式有機械損傷、軸承穴蝕、疲勞點蝕、腐蝕等。 
    (1)、機械損傷 
    滑動軸承機械損傷是指軸瓦的合金表面出現不同程度的溝痕,嚴重時在接觸表面發生金屬剝離以及出現大面積的雜亂劃傷;一般情況下,接觸面損傷與燒蝕現象同時存在。造成軸承機械損傷的主要原因是軸承表面難以形成油膜或油膜被嚴重破壞。 
    (2)、軸承穴蝕 
    滑動軸承在氣缸壓力沖擊載荷的反復作用下,表面層發生塑性變形和冷作硬化,局部喪失變形能力,逐步形成條紋并不斷擴展,然后隨著磨屑的脫落,在受載表面層形成凹穴。一般軸瓦發生穴蝕時,是先出現凹坑,然后這種凹坑逐步擴大并引起合金層界面的開裂,裂紋沿著界面的平行方向擴展,直到剝落為止?;瑒虞S承穴蝕的主要原因是,由于油槽和油孔等結構要素的橫斷面突然改變引起油流強烈紊亂,在油流紊亂的真空區形成氣泡,隨后由于壓力升高,氣泡潰滅而產生穴蝕。穴蝕一般發生在軸承的高載區,如曲軸主軸承的下軸瓦上。 
    (3)、疲勞點蝕 
    軸承疲勞點蝕是指,由于發動機超負荷工作,使得軸承工作過熱及軸承間隙過大,造成軸承中部疲勞損傷、疲勞點蝕或者疲勞脫落。這種損傷大多是因為超載、軸承間隙過大,或者潤滑油不清潔、內中混有異物所致。因此,使用時應該注意避免軸承超載工作不要以過低或過高的轉速運轉;怠速時要將發動機調整到穩定狀態;確保正常的軸承間隙,防止發動機轉速過高或過低;檢查、調整冷卻系統的工作情況,確保發動機的工作溫度適宜。 
    (4)、軸承合金腐蝕 
    軸承合金腐蝕一般是因為潤滑油不純,潤滑油中所含的化學雜質(酸性氧化物等)使軸承合金氧化而生成酸性物質,引起軸承合金部分脫落,形成無規則的微小裂孔或小凹坑。軸承合金腐蝕的主要原因是潤滑油選用不當、軸承材料耐腐蝕性差,或者發動機工作粗暴、溫度過高等。 
    (5)、軸承燒熔 
    軸頸和軸承摩擦副之間有微小的凸起金屬面直接接觸,形成局部高溫,在潤滑不足、冷卻不良的情況下,使軸承合金發黑或局部燒熔。此故障常為軸頸與軸承配合過緊所致;潤滑油壓力不足也容易使軸承燒毀。 
    (6)、軸承走外圓 
    軸承走外圓就是軸承在座孔內有相對轉動。軸承走外圓后,不僅影響軸承的散熱,容易使軸承內表面合金燒蝕,而且還會使軸承背面損傷,嚴重時燒毀軸承。其主要原因是,軸承過短、凸榫損傷、加工或者安裝不符合規范等。 
    2、預防措施 
    滑動軸承早期損壞比軸承燒毀要常見得多,因此預防滑動軸承早期損壞很重要?;瑒虞S承的正確維護是減少軸承早期損壞的有效途徑,也是延長軸承壽命的可靠保證。因此,在發動機的日常維護和維修中,必須注意軸承的合金表面、背面、端頭及邊緣棱角處的外觀形狀,如有異?;虺霈F過半磨損的征兆,就要認真查明原因,并采取相應的措施,改善軸承的工作條件,重視對滑動軸承早期損壞的預防。
    (1)、改進軸承的設計和制造工藝 
    設計或選用軸承時,要考慮軸承的熱平衡以控制溫升。
    因為軸承在摩擦狀態下工作,由于潤滑油液體內部摩擦(黏性)而造成功耗,轉化成熱量后引起軸承溫升,潤滑油黏度降低、間隙改變,會使軸承的巴氏合金軟化,嚴重時產生"燒瓦抱軸"事故。
    因此,在結構設計上,要從軸承的上軸瓦(非承載區)頂部開進油孔,使潤滑油從非承載區引入;在軸瓦內表面以進油孔為中心沿縱向或橫向開油槽,利于潤滑油均勻分布在軸頸上以控制溫升。 
    根據軸承的工作情況,要求軸承材料必須具備下述性能:摩擦系數??;導熱性好,熱膨脹系數??;耐磨、耐蝕及抗膠合能力強;要有足夠的機械強度和可塑性。因此,軸瓦材料可選巴氏合金。巴氏合金在穩定載荷時能夠較好地工作,但在非穩定載荷下極易發生氣蝕,所以在大功率發動機中不宜采用。
    高錫鉛基合金和低錫鉛基合金的強度和硬度較高,抗疲勞和抗氣蝕能力較強,在大功率的發動機中使用效果較好。
    近幾年,國外出現了用物理氣相沉積的濺鍍法在銅鉛軸承表面鎳柵上鍍覆含20%錫的鋁合金或者鍍純錫,效果很好。此外,將整圓油槽軸瓦改為半圓油槽或部分油槽軸瓦,這樣不僅可改善發動機滑動軸承的潤滑狀態,而且還可提高其承載能力。 
    (2)、提高軸承的維修和裝配質量 
    提高軸承的鉸配質量,保證軸承背面光滑無斑點,定位凸點完整無損;自身的彈開量為0.5-1.5mm,這可保證裝配后軸瓦借助自身彈力與軸承座孔貼合緊密;裝在軸承座內的上下兩片軸瓦的每端均應高出軸承座平面30-501μm,高出量可保證按規定扭矩擰緊軸承蓋螺栓后軸承與軸承座緊密配合,產生足夠的摩擦自鎖力,軸承不致松動,散熱效果好,防止軸承燒蝕和磨損;軸承的工作面不能用刮配法達到75%-85%接觸印痕作衡量標準,應在不刮削時就使軸承和軸頸的配合間隙達到要求。 
    此外,裝配時要注意檢查曲軸軸頸和軸承的加工質量,嚴格執行修理工藝規范,防止因裝入方法不當而造成安裝不正以及軸承螺栓的扭矩不均或不符合規定,從而產生彎曲變形和應力集中,導致軸承早期損壞。 
    (3)、合理地選用和加注潤滑油 
    在使用過程中要選用油膜表面張力小的潤滑油,使形成的氣泡潰滅時油流的沖擊作用相應減小,可有效地預防軸承穴蝕;潤滑油的黏度等級不可隨意增加,以免增加軸承的焦化傾向;發動機的潤滑油油面必須在標準范圍內,潤滑油和加油用工具必須清潔,防止任何污物和水的進入,同時保證發動機各部的密封效果。注意定期檢查和更換潤滑油;加注潤滑油的場所應無污染、無風沙,防止一切污染物的侵入;不同品質、不同黏度等級以及不同使用類型的潤滑油禁止混用,潤滑油加注前的沉淀時間一般不應小于48h。 
    (4)、正確使用和維護保養發動機 
    安裝軸承時,應在軸和軸承的運動表面涂以規定牌號的清潔機油。發動機軸承裝復后,初次啟動前應先關閉燃油開關,用起動機帶動發動機空轉幾次,當發動機油壓表有顯示后再接通、打開燃油開關,并將油門置中低速位,啟動發動機進行運轉觀察。怠速運轉時間不能超過5min。做好新機及大修后發動機磨合期的磨合運轉,在磨合期禁止長時間在負荷猛增猛減以及高速狀態下工作;發動機結束長時間全負荷工作后,不能馬上停機,必須讓發動機以空載中低速運轉15min后才能停機,否則內部的熱量就散不出去。 
    加強機油濾清器、曲軸箱通風裝置的清潔和保養工作,按說明書要求及時更換濾芯;保證發動機冷卻系正常工作,控制好發動機的正常溫度,防止散熱器"開鍋",嚴禁不加冷卻水就行車;正確選用燃油,準確調整配氣相位和點火正時等,防止發動機不正常燃燒;及時做好曲軸和軸承技術狀況的檢查和調整工作。


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