发动机滑动轴承的早期损坏及预防

发布时间：06-10 20:43 浏览量：452

     用在发动机上的滑动轴承通常分为两种：
    一种是衬瓦式薄壁轴承，形似瓦片俗称轴瓦；另一种是衬套，又称铜套，形状为空心圆柱体。衬瓦式薄壁轴承主要用于承托发动机的曲轴和连杆；衬套主要用于支承凸轮轴轴颈及活塞销。本文主要叙述的是衬瓦式薄壁轴承(轴瓦)。
    1、早期损坏的形式
    轴承在正常使用过程中，由于逐渐磨损直到很后失去工作能力、结束其使用寿命，这种自然损伤是难以避免的。但如果因发动机装配调整不当、润滑油品质不好或使用条件恶劣等因素致使轴承过早地磨损或出现各种损伤，则是人为造成的早期损坏。早期损坏不仅大大地降低轴承的使用寿命，同时也会影响发动机的正常工作。根据长期对柴油机维修的经验发现，滑动轴承早期损坏的常见形式有机械损伤、轴承穴蚀、疲劳点蚀、腐蚀等。
    (1)、机械损伤
    滑动轴承机械损伤是指轴瓦的合金表面出现不同程度的沟痕，严重时在接触表面发生金属剥离以及出现大面积的杂乱划伤；一般情况下，接触面损伤与烧蚀现象同时存在。造成轴承机械损伤的主要原因是轴承表面难以形成油膜或油膜被严重破坏。
    (2)、轴承穴蚀
    滑动轴承在气缸压力冲击载荷的反复作用下，表面层发生塑性变形和冷作硬化，局部丧失变形能力，逐步形成条纹并不断扩展，然后随着磨屑的脱落，在受载表面层形成凹穴。一般轴瓦发生穴蚀时，是先出现凹坑，然后这种凹坑逐步扩大并引起合金层界面的开裂，裂纹沿着界面的平行方向扩展，直到剥落为止。滑动轴承穴蚀的主要原因是，由于油槽和油孔等结构要素的横断面突然改变引起油流强烈紊乱，在油流紊乱的真空区形成气泡，随后由于压力升高，气泡溃灭而产生穴蚀。穴蚀一般发生在轴承的高载区，如曲轴主轴承的下轴瓦上。
    (3)、疲劳点蚀
    轴承疲劳点蚀是指，由于发动机超负荷工作，使得轴承工作过热及轴承间隙过大，造成轴承中部疲劳损伤、疲劳点蚀或者疲劳脱落。这种损伤大多是因为超载、轴承间隙过大，或者润滑油不清洁、内中混有异物所致。因此，使用时应该注意避免轴承超载工作不要以过低或过高的转速运转；怠速时要将发动机调整到稳定状态；确保正常的轴承间隙，防止发动机转速过高或过低；检查、调整冷却系统的工作情况，确保发动机的工作温度适宜。
    (4)、轴承合金腐蚀
    轴承合金腐蚀一般是因为润滑油不纯，润滑油中所含的化学杂质(酸性氧化物等)使轴承合金氧化而生成酸性物质，引起轴承合金部分脱落，形成无规则的微小裂孔或小凹坑。轴承合金腐蚀的主要原因是润滑油选用不当、轴承材料耐腐蚀性差，或者发动机工作粗暴、温度过高等。
    (5)、轴承烧熔
    轴颈和轴承摩擦副之间有微小的凸起金属面直接接触，形成局部高温，在润滑不足、冷却不良的情况下，使轴承合金发黑或局部烧熔。此故障常为轴颈与轴承配合过紧所致；润滑油压力不足也容易使轴承烧毁。
    (6)、轴承走外圆
    轴承走外圆就是轴承在座孔内有相对转动。轴承走外圆后，不仅影响轴承的散热，容易使轴承内表面合金烧蚀，而且还会使轴承背面损伤，严重时烧毁轴承。其主要原因是，轴承过短、凸榫损伤、加工或者安装不符合规范等。
    2、预防措施
    滑动轴承早期损坏比轴承烧毁要常见得多，因此预防滑动轴承早期损坏很重要。滑动轴承的正确维护是减少轴承早期损坏的有效途径，也是延长轴承寿命的可靠保证。因此，在发动机的日常维护和维修中，必须注意轴承的合金表面、背面、端头及边缘棱角处的外观形状，如有异常或出现过半磨损的征兆，就要认真查明原因，并采取相应的措施，改善轴承的工作条件，重视对滑动轴承早期损坏的预防。
    (1)、改进轴承的设计和制造工艺
    设计或选用轴承时，要考虑轴承的热平衡以控制温升。
    因为轴承在摩擦状态下工作，由于润滑油液体内部摩擦(黏性)而造成功耗，转化成热量后引起轴承温升，润滑油黏度降低、间隙改变，会使轴承的巴氏合金软化，严重时产生"烧瓦抱轴"事故。
    因此，在结构设计上，要从轴承的上轴瓦(非承载区)顶部开进油孔，使润滑油从非承载区引入；在轴瓦内表面以进油孔为中心沿纵向或横向开油槽，利于润滑油均匀分布在轴颈上以控制温升。
    根据轴承的工作情况，要求轴承材料必须具备下述性能：摩擦系数小；导热性好，热膨胀系数小；耐磨、耐蚀及抗胶合能力强；要有足够的机械强度和可塑性。因此，轴瓦材料可选巴氏合金。巴氏合金在稳定载荷时能够较好地工作，但在非稳定载荷下极易发生气蚀，所以在大功率发动机中不宜采用。
    高锡铅基合金和低锡铅基合金的强度和硬度较高，抗疲劳和抗气蚀能力较强，在大功率的发动机中使用效果较好。
    近几年，国外出现了用物理气相沉积的溅镀法在铜铅轴承表面镍栅上镀覆含20%锡的铝合金或者镀纯锡，效果很好。此外，将整圆油槽轴瓦改为半圆油槽或部分油槽轴瓦，这样不仅可改善发动机滑动轴承的润滑状态，而且还可提高其承载能力。
    (2)、提高轴承的维修和装配质量
    提高轴承的铰配质量，保证轴承背面光滑无斑点，定位凸点完整无损；自身的弹开量为0.5-1.5mm，这可保证装配后轴瓦借助自身弹力与轴承座孔贴合紧密；装在轴承座内的上下两片轴瓦的每端均应高出轴承座平面30-501μm，高出量可保证按规定扭矩拧紧轴承盖螺栓后轴承与轴承座紧密配合，产生足够的摩擦自锁力，轴承不致松动，散热效果好，防止轴承烧蚀和磨损；轴承的工作面不能用刮配法达到75%-85%接触印痕作衡量标准，应在不刮削时就使轴承和轴颈的配合间隙达到要求。
    此外，装配时要注意检查曲轴轴颈和轴承的加工质量，严格执行修理工艺规范，防止因装入方法不当而造成安装不正以及轴承螺栓的扭矩不均或不符合规定，从而产生弯曲变形和应力集中，导致轴承早期损坏。
    (3)、合理地选用和加注润滑油
    在使用过程中要选用油膜表面张力小的润滑油，使形成的气泡溃灭时油流的冲击作用相应减小，可有效地预防轴承穴蚀；润滑油的黏度等级不可随意增加，以免增加轴承的焦化倾向；发动机的润滑油油面必须在标准范围内，润滑油和加油用工具必须清洁，防止任何污物和水的进入，同时保证发动机各部的密封效果。注意定期检查和更换润滑油；加注润滑油的场所应无污染、无风沙，防止一切污染物的侵入；不同品质、不同黏度等级以及不同使用类型的润滑油禁止混用，润滑油加注前的沉淀时间一般不应小于48h。
    (4)、正确使用和维护保养发动机
    安装轴承时，应在轴和轴承的运动表面涂以规定牌号的清洁机油。发动机轴承装复后，初次启动前应先关闭燃油开关，用起动机带动发动机空转几次，当发动机油压表有显示后再接通、打开燃油开关，并将油门置中低速位，启动发动机进行运转观察。怠速运转时间不能超过5min。做好新机及大修后发动机磨合期的磨合运转，在磨合期禁止长时间在负荷猛增猛减以及高速状态下工作；发动机结束长时间全负荷工作后，不能马上停机，必须让发动机以空载中低速运转15min后才能停机，否则内部的热量就散不出去。
    加强机油滤清器、曲轴箱通风装置的清洁和保养工作，按说明书要求及时更换滤芯；保证发动机冷却系正常工作，控制好发动机的正常温度，防止散热器"开锅"，严禁不加冷却水就行车；正确选用燃油，准确调整配气相位和点火正时等，防止发动机不正常燃烧；及时做好曲轴和轴承技术状况的检查和调整工作。