滑動軸承早期損壞常見形式、原因及預防措施

2021-01-10 騰訊網

滑動軸承在商用汽車上應用十分的廣泛,從發動機、底盤到電氣總成,都會用到軸承,汽車發動機上的滑動軸承主要有兩種形式,一種是襯瓦式薄壁軸承,形似瓦片俗稱軸瓦;另一種是襯套,又稱為銅套,形狀為空心圓柱體。襯瓦式薄壁軸承主要用於承託發動機曲軸和連杆,襯套主要用於支承凸輪軸軸頸及活塞銷。

一、滑動軸承早期損壞的常見形式都有哪些呢?中華軸承網(簡稱:華軸網)根據對軸承使用知識的了解,來分享相關資料。

1、機械損傷

滑動軸承機械損傷是指軸承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劃傷。一般情況下,接觸面損傷與燒蝕現象同在。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衝擊載荷的反覆作用下,表面層發生塑性變形和冷卻硬化,局部喪失變形能力,逐步形成裂紋並不斷擴展,隨著磨屑的脫落,在受載表面層形成空穴。一般發生穴蝕時,先出現陷坑,然後這種陷坑逐步擴大引起合金層界面開裂,裂紋沿著界面平行方向擴展,直到剝落為止。滑動軸承穴蝕的主要原因是油槽和油孔等結構的橫斷面突然改變引起油液流動紊亂,在油流紊亂的真空區形成氣泡,隨後由於壓力升高,氣泡潰滅產生穴蝕。穴蝕一般發生在軸承的高載區,比如曲軸主軸承下的軸瓦。

3、疲勞點蝕

軸承疲勞點蝕是由於發動機超負荷工作,使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。這種損傷的原因大多是因為超載、軸承間隙過大或者潤滑油不清潔,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;發動機怠速要調整到平穩狀態;確保正常的軸承間隙,防止發動機轉速過高或過低。

4、軸承合金腐蝕

軸承合金腐蝕一般是因為潤滑油不純,受潤滑油所含的化學雜質(酸性氧化物等)氧化軸承合金生成酸性物質,引起軸承合金部分脫落,形成無規則的微小裂孔或小陷坑。

5、軸承燒熔

軸頸和軸承的摩擦副之間有微小的突起金屬面直接接觸,形成局部高溫,在潤滑不足、冷卻不良的情況下,軸承合金髮黑或局部燒熔。造成軸承合金髮黑或局部燒熔常為軸頸與軸承配合過緊所致,潤滑油壓力不足也容易燒毀軸承。

6、軸承走外圓

軸承走外圓就是軸承在座孔內有相對的轉動。軸承走外圓,不僅影響軸承的散熱,容易使軸承內表面合金燒蝕,而且會使軸承背面損傷,嚴重時燒毀軸承。其主要原因是軸承過短、加工或者安裝不符合規範等。

二、滑動軸承早期損壞的原因有:

1、顆粒物造成的早期損壞

1 ) 微小顆粒異物導致的軸承早期損壞

是由微小顆粒雜質進入軸承合金層的運動表面造成的,雖然對軸承沒有造成嚴重的損傷,但是此類現象若繼續發展下去,不但導致軸承早期損壞,軸也會受到嚴重的損傷,所以必須根據故障的原因及時排除,避免造成零件損壞。

微小顆粒異物進入的原因包括:空氣濾清器的濾清效果差或進氣系統密封不好;潤滑油被汙染後加入發動機或機油及濾芯使用時間過長,機濾芯被堵塞,使各潤滑表面的機油未經濾清就直接進入;燃油供油量過大燃燒不充分、噴嘴滲漏,造成燃油滲入曲軸箱,同時一些雜質隨燃油進入曲軸箱與機油混合在一起降低潤滑效果;發動機組裝時,內部零件的清潔度差。

2)較大顆粒異物和劣質潤滑油導致軸承早期損壞

在機油濾芯中和發動機油底殼中發現有較大顆粒的合金塊或薄片時,必須立即停機拆檢和修復,如果繼續使用會造成更多零件損壞。較大顆粒進入的原因主要是安裝時零件沒有清洗乾淨,如加工連杆襯套內孔時產生的金屬屑存留在連杆油道內、零件及油道內粘有切屑或泥沙,等等。所以在維修安裝時要認真仔細地清洗和檢查。

劣質潤滑油的雜質較多,容易堵塞機油濾芯,導致潤滑油不經濾清直接進入運動表面,進一步加速了軸和軸承的損壞,所以購買和更換潤滑油時一定要按規定嚴格地控制潤滑油的質量,按規定選用潤滑油。

3)不移動異物導致軸和軸承早期損壞

有較大的異物夾在軸承與瓦安裝孔內壁之間,軸承的運動表面就會產生凸點。當軸運轉時,異常磨損就會從凸點開始,而且向周邊擴展,造成軸和軸承的早期損壞;如有較大異物在軸承的運動面和軸之間,安裝後就會嵌入軸承的合金層中,運轉時在損壞軸的同時也損壞軸承;軸和瓦及安裝孔等與其相關的零件如有碰磕凹凸點都會對軸和瓦造成損壞或損傷。

安裝前要認真檢查清洗,特別是油道和油管內腔;安裝現場必須遠離有塵土飛揚和有碎屑飛濺的場地;安裝使用的工具要清潔乾淨,並採取必要的保護措施,以免再次汙染,同時在裝配中使用的潤滑油要清潔,防止塵土混入;軸和軸承及軸承孔的存放和安裝,要保證不與任何金屬物體接觸並不得有任何碰磕操作。

2、潤滑系統造成的早期損壞

如果潤滑油失效或壓力不符合要求,運動表面就完全失去了油膜的保護,直接接觸進行幹摩擦。溫度升高軸承的合金層熔化,及時停機會產生「抱瓦」的現象,不及時停機就會造成更嚴重的零件損壞。出現這種情況的原因主要是:機油油麵過低或潤滑油道破裂;吸油濾網、油道、油孔被堵塞;機油油泵磨損或吸油管路漏氣;壓力調節閥、限壓閥損壞;發動機怠速運轉時間過長;發動機起動後不經升溫運轉就直接進行高速運轉和全負荷作業,全負荷作業後,在溫度較高的情況下未經空負荷中低速運轉降溫就停機,使發動機內的熱量沉積,溫度升高;沒有按規定選用標準油和定期地更換油。

3、不正確使用造成的早期損壞

發動機怠速運轉時,轉速低,機油泵供油量小,造成軸承受力表面與軸的輕微幹摩擦,使軸承的合金層表面損傷,在損傷的同時產生磨屑加速軸和軸承的磨損和損壞;因而,發動機長時間怠速運轉時,處於低於正常工作溫度的情況下運轉,噴入燃燒室內的燃油不能完全燃燒,一部分未能燃燒的燃油順缸壁流入曲軸箱,破壞了潤滑油的油膜,降低了潤滑效果。

另外,發動機在長時間較大負荷工作後,內部零件都處於最高工作溫度狀態,特別是燃燒室部分處於高溫,發動機停止運轉後,冷卻系統和潤滑系統都停止了工作,熱量散不出去而使相關零件溫度升高,使各潤滑表面上的油膜破壞,當再啟動時,在各潤滑表面的油膜還沒有形成時,軸承的異常磨損已發生了。特別是對增壓器的滑動軸承損傷更為嚴重,同時過高的溫度會造成軸孔變形,破壞運轉精度加速發動機損壞。這種現象的發生對活塞、缸套和缸套密封圈都會造成嚴重的損傷,因此,發動機在長時間較大負荷工作後,要讓發動機空載中低速運轉10 min以上,內部溫度降低以後再停機。

三、滑動軸承早期損壞的預防措施

1、改進軸承設計和製造工藝

設計或選用軸承時,要考慮軸承的熱平衡以控制溫升。在結構設計上,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溝,利於潤滑油均勻分布在軸頸上,控制溫升。根據軸承工作情況,要求軸承軸瓦材料必須具備下述性能:摩擦因數小;導熱性好,熱膨脹係數小;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,軸承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採用。高錫鉛基合金和低錫鉛基合金的強度及硬度較高,抗疲勞和抗氣蝕能力較強,在大功率的內燃機中使用效果較好。此外,改整圓油槽軸瓦為半圓油槽或部分油槽軸瓦,不僅可改善柴油機滑動軸承的潤滑狀態,而且可提高其承載能力。

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0.5~1.5 mm,這可保證裝配後,軸瓦借自身彈力與軸承座孔貼合緊密;裝在軸承座的軸承上下2片每端均應高出軸承座平面0.03~0.05 mm,高出量可保證按規定扭矩擰緊軸承蓋螺栓後,軸承與軸承座緊密配合,產生足夠的摩擦自鎖力,軸承不致鬆動,散熱效果好,防止軸承燒蝕和磨損。

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範,防止因裝入方法不當造成安裝不正以及軸承螺栓的扭矩不均或不符合規定,產生變形彎曲和應力集中,導致軸承早期損壞。

3、正確使用和維護保養發動機

加強機油濾清器、曲軸通風裝置的清潔和保養工作,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,防止發動機「開鍋」,嚴禁不加冷卻水行車;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。

4、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,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;發動機的潤滑油油麵,必須在標準範圍內;潤滑油和加油用的工具必須清潔,防止任何汙物和水的進入;注意定期檢查和更換潤滑油,避免被水分和其他雜質汙染;加注潤滑油的場所應無汙染無風沙,防止一切汙染物混入;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,加注前的沉澱時間一般不應小於48 h,嚴格控制注入數量,防止油麵過高。

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