什麼是間隙配合、過盈配合、過渡配合?它們在汽車上有哪些應用?

2021-01-09 老侯汽車解析

在汽車修理作業中,經常會聽到一些「配合」的概念,比如說間隙配合、過盈配合、過渡配合等等。它們都表示什麼意思呢?在汽車上都有哪些應用呢?下面我們來分析一下這個問題。

所謂的「配合」是指基本尺寸相同的、相互結合的孔和軸的公差帶之間的關係,通俗的說就是孔和軸之間的相對關係。在國標中,對配合規定了兩種基準制,即基孔制和基軸制。在一般情況下,優先採用基孔制。

所謂的基孔制是指用基本偏差為一定的孔的公差帶,與不同基本偏差的軸的公差帶形成各種配合的一種制度。基孔制的孔為基準孔,其公差的下偏差為零。通俗的說就是孔的尺寸是固定不變的,通過改變軸的尺寸來調整配合性質。

所謂的基軸制是指用基本偏差為一定的軸的公差帶,與不同基本偏差的孔的公差帶形成各種配合的一種制度。基軸制的軸為基準軸,其公差的上偏差為零。通俗的說就是軸的尺寸是固定不變的,通過改變孔的尺寸來調整配合性質。

按照孔和軸公差帶相對位置的不同,兩種基準制都可以形成間隙配合、過盈配合和過渡配合。

1、間隙配合

孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸,所得的代數差為正數時稱為間隙,此時孔的尺寸大於軸的尺寸。這種具有間隙(包括最小間隙為零)的配合稱為間隙配合。由於間隙的存在,所以軸和孔之間允許有相對運動。比如孔的尺寸是20.02mm,軸的尺寸是19.98mm,那麼二者的配合間隙就是20.02-19.98=0.04mm,此時軸可以在孔中自由轉動或滑動。

在間隙配合的部位,一般都採用滑動軸承來支撐,也就是我們俗稱的「銅套」「軸瓦」等,它的內表面通常澆鑄或噴塗上一層特殊的減磨材料,比如巴氏合金、鎢錫合金等。滑動軸承工作平穩、可靠、無噪聲,在液體潤滑條件下,滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸,可以大大減小摩擦損失和表面磨損,油膜還具有一定的吸振能力,並且可以減小零部件的尺寸。缺點是起動摩擦阻力較大。在汽車上滑動軸承應用是非常多的,比如曲軸瓦、連杆瓦、凸輪軸瓦、變速箱齒輪等。

在汽車上,間隙配合是非常多的,只要是兩個零部件之間具有相對運動,它們之間就一定有間隙,比如活塞與氣缸之間、曲軸與氣缸體、連杆之間、變速箱軸與殼體之間、氣門與氣門導管之間、齒輪與齒輪軸之間,車輪與車橋之間,等等。根據運動關係的不同,間隙配合的間隙大小也有所不同,一般都是在0~0.10mm之間。有些非常精密的間隙配合,它們在製造時是成對修磨的,後期不允許互換。比如高壓泵的柱塞、噴油器的針閥等,它們的配合間隙在0.002~0.005mm之間,極度精密,如果燃油清潔度不高,含有少量的雜質就有可能造成噴油器針閥拉傷、卡死等故障。

比如說曲軸與氣缸體、連杆之間的配合,正常間隙是在0.04~0.07mm之間。小於這個間隙,曲軸與氣缸體、連杆之間的配合過緊,運轉阻力較大,並且不利於潤滑油膜的形成,很容易造成潤滑不良而燒瓦的故障;如果大於這個間隙,曲軸與氣缸體、連杆之間的配合過松,在工作時衝擊力過大,會導致噪音增大、軸瓦異常磨損等故障,同時潤滑油膜很容易被破壞,機油洩漏過多,機油壓力低等,嚴重時甚至會造成化瓦、斷曲軸等嚴重的機械故障。所以在大修發動機時,要精細的調整二者的間隙,超過誤差允許的範圍必須找到原因並做出相應的處理。

還有活塞與氣缸之間的配合,這是一個非常特殊的間隙配合。由於燃料在這裡面燃燒,所以這個部位溫度非常高,並且活塞與氣缸的冷卻強度不同,材料也不同,在高溫下膨脹的程度也不同,活塞一般都是鋁製的,它的頭部直接與火焰接觸,溫度會高達600~800°C,而活塞裙部受熱較少,所以活塞受熱後會呈現一種上大下小的橢圓形變形。所以這個部位的間隙在常溫下較大,正常工作時較小,一般在冷車時活塞裙部與氣缸的間隙在0.10~0.15mm之間,正常工作時間隙小於0.05mm。如果間隙過小,或者發動機溫度過高,活塞過度膨脹,就會造成活塞在氣缸中抱死的故障,也就是我們俗稱的「拉缸」或者「爆缸」;如果它們之間的間隙過大,又會造成敲缸的故障。

2、過盈配合

孔的尺寸減去相配合的軸的尺寸,所得的代數差為負數時稱為過盈,此時孔的尺寸小于于軸的尺寸。這種具有過盈(包括最小過盈量為零)的配合稱為過盈配合。由於過盈的存在,所以軸和孔之間不允許有相對運動,但是可以承受一定的扭矩和軸向力。比如孔的尺寸是19.98mm,軸的尺寸是20.02mm,那麼二者的配合過盈量就是19.98-20.02=-0.04mm,此時軸和孔是緊密結合在一起的,沒有任何相對運動。

根據過盈量的大小,可以把過盈分為輕度過盈、中度過盈和重度過盈三種。一般把過盈量在0~0.05mm之間的過盈稱為輕度過盈,過盈量在0.06~0.10mm之間的過盈稱為中度過盈,過盈量在0.11~0.15mm之間的過盈稱為重度過盈。根據不同的配合性質和零部件形狀、工藝要求等,過盈配合的裝配方法也不同,一般來說有壓裝、熱裝和冷裝三種。在修理中常用的是壓裝和熱裝兩種方法,而在汽車製造廠中更多的是應用冷裝。比如裝軸承,在修理時一般是把軸承加熱後套在軸上,而主機廠中一般是冷卻軸,讓軸縮小後再把常溫的軸承套在軸上。

在汽車上過盈配合也是很常見的,比如飛輪齒圈與飛輪之間,一般是加熱齒圈,然後套在飛輪上;還有曲軸法蘭,套在曲軸前節上,它的過盈量就比較大,需要熱裝+壓裝才能安裝到位,還有齒輪與輪轂之間的配合,也是過盈量非常大的配合,還有各種銷、鍵等。這些過盈配合部位在拆卸時是最麻煩的,很多時候需要破壞性的拆裝。

3、過渡配合

過渡配合是指孔與軸裝配時可能有間隙配合也可能有過盈配合,此時孔的公差帶與軸的公差帶相互交疊。它主要用在對中性和同軸度要求較高的連接部位,既便於拆卸又可以精準的定位。最常見的就是滾動軸承內徑和軸之間的配合,常溫下過盈量一般在0.02mm以下,把軸承稍微加熱以下,或者把軸冷卻一下,二者就變成零間隙或者正間隙了,可以輕易的拆裝。還有活塞銷與活塞之間的配合也屬於過渡配合,在常溫下二者是有一定過盈量的,而在發動機正常工作時,活塞受熱膨脹,二者又出現一定的間隙,使活塞銷在活塞上可以轉動,有利於減小磨損,這種連接方式稱為全浮式活塞銷。

以上就是三種配合的概念和含義以及它們在汽車上的應用。汽車是最精密的機電產品之一,它的生產製造發達程度直接反映出了一個國家的機械工業水平。大家經常說的日系車製造精度高、噪音小,主要就是指日系車的零部件尺寸誤差小,配合間隙合理。而很多國產自主品牌汽車受中國機械加工水平的限制,配合間隙控制的很不理想,甚至很多都是在上限值,這樣就會導致汽車噪音大、振動大、壽命低。應該說,我們的汽車工業雖然現在看起來紅紅火火,其實還有很長的路要走。最起碼要等中國的機械工業整體水平提升後,才有趕英超美逐日的可能性。

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