發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承的早期損壞及預(yù)防

用在發(fā)動(dòng)機(jī)上的滑動(dòng)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(dòng)機(jī)的曲軸和連桿；襯套主要用于支承凸輪軸軸頸及活塞銷(xiāo)。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(guò)程中，由于逐漸磨損直到最后失去工作能力、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(dòng)機(jī)裝配調(diào)整不當(dāng)、潤(rùn)滑油品質(zhì)不好或使用條件惡劣等因素致使軸承過(guò)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(shí)也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的正常工作。根據(jù)長(zhǎng)期對(duì)柴油機(jī)維修的經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，滑動(dòng)軸承早期損壞的常見(jiàn)形式有機(jī)械損傷、軸承穴蝕、疲勞點(diǎn)蝕、腐蝕等。
(1)機(jī)械損傷
滑動(dòng)軸承機(jī)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(shí)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(shí)存在。造成軸承機(jī)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(dòng)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，逐步形成紋并不斷擴(kuò)展，然后隨著磨屑的脫落，在受載表面層形成穴。一般軸瓦發(fā)生穴蝕時(shí)，是先出現(xiàn)凹坑，然后這種凹坑逐步擴(kuò)大并引起合金層界面的開(kāi)裂，裂紋沿著界面的平行方向擴(kuò)展，直到剝落為止。滑動(dòng)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(qiáng)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(diǎn)蝕
軸承疲勞點(diǎn)蝕是指，由于發(fā)動(dòng)機(jī)超負(fù)荷工作，使得軸承工作過(guò)熱及軸承間隙過(guò)大，造成軸承中部疲勞損傷、疲勞點(diǎn)蝕或者疲勞脫落。這種損傷大多是因?yàn)槌d、軸承間隙過(guò)大，或者潤(rùn)滑油不清潔、內(nèi)中混有異物所致。因此，使用時(shí)應(yīng)該注意避免軸承超載工作不要以過(guò)低或過(guò)高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)；怠速時(shí)要將發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整到穩(wěn)定狀態(tài)；確保正常的軸承間隙，防止發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)高或過(guò)低；檢查、調(diào)整冷卻系統(tǒng)的工作情況，確保發(fā)動(dòng)機(jī)的工作溫度適宜。
(4)軸承合金腐蝕
軸承合金腐蝕一般是區(qū)為潤(rùn)滑油不純，潤(rùn)滑油中所臺(tái)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(wú)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(rùn)滑油選用不當(dāng)、軸承材料耐腐蝕性差，或者發(fā)動(dòng)機(jī)工作粗暴、溫度過(guò)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(rùn)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(guò)緊所致；潤(rùn)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。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(huì)使軸承背面損傷，嚴(yán)重時(shí)燒毀軸承。其主要原因是，軸承過(guò)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(dòng)軸承早期損壞比軸承燒毀要常見(jiàn)得多，因此預(yù)防滑動(dòng)軸承早期損壞很重要。滑動(dòng)軸承的正確維護(hù)是減少軸承早期損壞的有效途徑，也是延長(zhǎng)軸承壽命的可靠保證。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)的日常維護(hù)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(guò)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(duì)滑動(dòng)軸承早期損壞的預(yù)防。
(1)改進(jìn)軸承的設(shè)計(jì)和制造工藝
設(shè)計(jì)或選用軸承時(shí)，要考慮軸承的熱平衡以控制溫升。因?yàn)檩S承在摩擦狀態(tài)下工作，由于潤(rùn)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(rùn)滑油黏度降低、間隙改變，會(huì)使軸承的巴氏合金軟化，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生"燒瓦抱軸"事故。因此，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，要從軸承的上軸瓦(非承載區(qū))頂部開(kāi)進(jìn)油孔，使?jié)櫥蛷姆浅休d區(qū)引入；在軸瓦內(nèi)表面以進(jìn)油孔為中心沿縱向或橫向開(kāi)油槽，利于潤(rùn)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(qiáng)；要有足夠的機(jī)械強(qiáng)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(shí)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(dòng)機(jī)中不宜采用。高錫鉛基合金和低錫鉛基合金的強(qiáng)度和硬度較高，抗疲勞和抗氣蝕能力較強(qiáng)，在大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用效果較好。近幾年，國(guó)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(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承的潤(rùn)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(wú)斑點(diǎn)，定位凸點(diǎn)完整無(wú)損；自身的彈開(kāi)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?cái)Q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(dòng)，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(shí)就使軸承和軸頸的配合間隙達(dá)到要求。
此外，裝配時(shí)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(rùn)滑油
在使用過(guò)程中要選用油膜表面張力小的潤(rùn)滑油，使形成的氣泡潰滅時(shí)油流的沖擊作用相應(yīng)減小，可有效地預(yù)防軸承穴蝕；潤(rùn)滑油的黏度等級(jí)不可隨意增加，以免增加軸承的焦化傾向；發(fā)動(dòng)機(jī)的潤(rùn)滑油油面必須在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，潤(rùn)滑油和加油用工具必須清潔，防止任何污物和水的進(jìn)入，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)各部的密封效果。注意定期檢查和更換潤(rùn)滑油；加注潤(rùn)滑油的場(chǎng)所應(yīng)無(wú)污染、無(wú)風(fēng)沙，防止一切污染物的侵入；不同品質(zhì)、不同黏度等級(jí)以及不同使用類型的潤(rùn)滑油禁止混用，潤(rùn)滑油加注前的沉淀時(shí)間一般不應(yīng)小于48h。
(4)正確使用和維護(hù)保養(yǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)
安裝軸承時(shí)，應(yīng)在軸和軸承的運(yùn)動(dòng)表面涂以規(guī)定牌號(hào)的清潔機(jī)油。發(fā)動(dòng)機(jī)軸承裝復(fù)后，初次啟動(dòng)前應(yīng)先關(guān)閉燃油開(kāi)關(guān)，用起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)空轉(zhuǎn)幾次，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油壓表有顯示后再接通、打開(kāi)燃油開(kāi)關(guān)，并將油門(mén)置中低速位，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)觀察。怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間不能超過(guò)5min。做好新機(jī)及大修后發(fā)動(dòng)機(jī)磨合期的磨合運(yùn)轉(zhuǎn)，在磨合期禁止長(zhǎng)時(shí)間在負(fù)荷猛增猛減以及高速狀態(tài)下工作；發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)束長(zhǎng)時(shí)間全負(fù)荷工作后，不能馬上停機(jī)，必須讓發(fā)動(dòng)機(jī)以空載中低速運(yùn)轉(zhuǎn)15min后才能停機(jī)，否則內(nèi)部的熱量就散不出去。
加強(qiáng)機(jī)油濾清器、曲軸箱通風(fēng)裝置的清潔和保養(yǎng)工作，按說(shuō)明書(shū)要求及時(shí)更換濾芯；保證發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系正常工作，控制好發(fā)動(dòng)機(jī)的正常溫度，防止散熱器"開(kāi)鍋"，嚴(yán)禁不加冷卻水就行車(chē)；正確選用燃油，準(zhǔn)確調(diào)整配氣相位和點(diǎn)火正時(shí)等，防止發(fā)動(dòng)機(jī)不正常燃燒；及時(shí)做好曲軸和軸承技術(shù)狀況的檢查和調(diào)整工作。