發(fā)動機滑動軸承的早期損壞及預(yù)防

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     用在發(fā)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(fā)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(jié)束其使用壽命，這種自然損傷是難以避免的。但如果因發(fā)動機裝配調(diào)整不當(dāng)、潤滑油品質(zhì)不好或使用條件惡劣等因素致使軸承過早地磨損或出現(xiàn)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(fā)動機的正常工作。根據(jù)長期對柴油機維修的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)不同程度的溝痕，嚴(yán)重時在接觸表面發(fā)生金屬剝離以及出現(xiàn)大面積的雜亂劃傷；一般情況下，接觸面損傷與燒蝕現(xiàn)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(yán)重破壞。
    (2)、軸承穴蝕
    滑動軸承在氣缸壓力沖擊載荷的反復(fù)作用下，表面層發(fā)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(fā)生穴蝕時，是先出現(xiàn)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。滑動軸承穴蝕的主要原因是，由于油槽和油孔等結(jié)構(gòu)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(qū)形成氣泡，隨后由于壓力升高，氣泡潰滅而產(chǎn)生穴蝕。穴蝕一般發(fā)生在軸承的高載區(qū)，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(fā)動機超負(fù)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(nèi)中混有異物所致。因此，使用時應(yīng)該注意避免軸承超載工作不要以過低或過高的轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)；怠速時要將發(fā)動機調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)；確保正常的軸承間隙，防止發(fā)動機轉(zhuǎn)速過高或過低；檢查、調(diào)整冷卻系統(tǒng)的工作情況，確保發(fā)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(xué)雜質(zhì)(酸性氧化物等)使軸承合金氧化而生成酸性物質(zhì)，引起軸承合金部分脫落，形成無規(guī)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(dāng)、軸承材料耐腐蝕性差，或者發(fā)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(fā)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(nèi)有相對轉(zhuǎn)動。軸承走外圓后，不僅影響軸承的散熱，容易使軸承內(nèi)表面合金燒蝕，而且還會使軸承背面損傷，嚴(yán)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(guī)范等。
    2、預(yù)防措施
    滑動軸承早期損壞比軸承燒毀要常見得多，因此預(yù)防滑動軸承早期損壞很重要。滑動軸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(fā)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，如有異常或出現(xiàn)過半磨損的征兆，就要認(rèn)真查明原因，并采取相應(yīng)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(yù)防。
    (1)、改進軸承的設(shè)計和制造工藝
    設(shè)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(tài)下工作，由于潤滑油液體內(nèi)部摩擦(黏性)而造成功耗，轉(zhuǎn)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(yán)重時產(chǎn)生"燒瓦抱軸"事故。
    因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，要從軸承的上軸瓦(非承載區(qū))頂部開進油孔，使?jié)櫥蛷姆浅休d區(qū)引入；在軸瓦內(nèi)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(jù)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(shù)小；導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)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，軸瓦材料可選巴氏合金。巴氏合金在穩(wěn)定載荷時能夠較好地工作，但在非穩(wěn)定載荷下極易發(fā)生氣蝕，所以在大功率發(fā)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(fā)動機中使用效果較好。
    近幾年，國外出現(xiàn)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(fā)動機滑動軸承的潤滑狀態(tài)，而且還可提高其承載能力。
    (2)、提高軸承的維修和裝配質(zhì)量
    提高軸承的鉸配質(zhì)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(nèi)的上下兩片軸瓦的每端均應(yīng)高出軸承座平面30-501μm，高出量可保證按規(guī)定扭矩擰緊軸承蓋螺栓后軸承與軸承座緊密配合，產(chǎn)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(dá)到75%-85%接觸印痕作衡量標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)在不刮削時就使軸承和軸頸的配合間隙達(dá)到要求。
    此外，裝配時要注意檢查曲軸軸頸和軸承的加工質(zhì)量，嚴(yán)格執(zhí)行修理工藝規(guī)范，防止因裝入方法不當(dāng)而造成安裝不正以及軸承螺栓的扭矩不均或不符合規(guī)定，從而產(chǎn)生彎曲變形和應(yīng)力集中，導(dǎo)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(yīng)減小，可有效地預(yù)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(fā)動機的潤滑油油面必須在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，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(fā)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(yīng)無污染、無風(fēng)沙，防止一切污染物的侵入；不同品質(zhì)、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(yīng)小于48h。
    (4)、正確使用和維護保養(yǎng)發(fā)動機
    安裝軸承時，應(yīng)在軸和軸承的運動表面涂以規(guī)定牌號的清潔機油。發(fā)動機軸承裝復(fù)后，初次啟動前應(yīng)先關(guān)閉燃油開關(guān)，用起動機帶動發(fā)動機空轉(zhuǎn)幾次，當(dāng)發(fā)動機油壓表有顯示后再接通、打開燃油開關(guān)，并將油門置中低速位，啟動發(fā)動機進行運轉(zhuǎn)觀察。怠速運轉(zhuǎn)時間不能超過5min。做好新機及大修后發(fā)動機磨合期的磨合運轉(zhuǎn)，在磨合期禁止長時間在負(fù)荷猛增猛減以及高速狀態(tài)下工作；發(fā)動機結(jié)束長時間全負(fù)荷工作后，不能馬上停機，必須讓發(fā)動機以空載中低速運轉(zhuǎn)15min后才能停機，否則內(nèi)部的熱量就散不出去。
    加強機油濾清器、曲軸箱通風(fēng)裝置的清潔和保養(yǎng)工作，按說明書要求及時更換濾芯；保證發(fā)動機冷卻系正常工作，控制好發(fā)動機的正常溫度，防止散熱器"開鍋"，嚴(yán)禁不加冷卻水就行車；正確選用燃油，準(zhǔn)確調(diào)整配氣相位和點火正時等，防止發(fā)動機不正常燃燒；及時做好曲軸和軸承技術(shù)狀況的檢查和調(diào)整工作。