滑动轴承早期损坏常见形式、原因及预防措施

时间:2021-02-07 点击:144次
滑动轴承在商用汽车上应用十分的广泛,从发动机、底盘到电气总成,都会用到轴承,汽车发动机上的滑动轴承主要有两种形式,一种是衬瓦式薄壁轴承,形似瓦片俗称轴瓦;另一种是衬套,又称为铜套,形状为空心圆柱体。衬瓦式薄壁轴承主要用于承托发动机曲轴和连杆,衬套主要用于支承凸轮轴轴颈及活塞销。
一、滑动轴承早期损坏的常见形式都有哪些呢?轴承网根据对轴承使用知识的了解,来分享相关资料。
1、机械损伤
滑动轴承机械损伤是指轴承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划伤。一般情况下,接触面损伤与烧蚀现象同在。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却硬化,局部丧失变形能力,逐步形成裂纹并不断扩展,随着磨屑的脱落,在受载表面层形成空穴。一般发生穴蚀时,先出现陷坑,然后这种陷坑逐步扩大引起合金层界面开裂,裂纹沿着界面平行方向扩展,直到剥落为止。滑动轴承穴蚀的主要原因是油槽和油孔等结构的横断面突然改变引起油液流动紊乱,在油流紊乱的真空区形成气泡,随后由于压力升高,气泡溃灭产生穴蚀。穴蚀一般发生在轴承的高载区,比如曲轴主轴承下的轴瓦。
3、疲劳点蚀
轴承疲劳点蚀是由于发动机超负荷工作,使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。这种损伤的原因大多是因为超载、轴承间隙过大或者润滑油不清洁,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;发动机怠速要调整到平稳状态;确保正常的轴承间隙,防止发动机转速过高或过低。
4、轴承合金腐蚀
轴承合金腐蚀一般是因为润滑油不纯,受润滑油所含的化学杂质(酸性氧化物等)氧化轴承合金生成酸性物质,引起轴承合金部分脱落,形成无规则的微小裂孔或小陷坑。
5、轴承烧熔
轴颈和轴承的摩擦副之间有微小的突起金属面直接接触,形成局部高温,在润滑不足、冷却不良的情况下,轴承合金发黑或局部烧熔。造成轴承合金发黑或局部烧熔常为轴颈与轴承配合过紧所致,润滑油压力不足也容易烧毁轴承。
6、轴承走外圆
轴承走外圆就是轴承在座孔内有相对的转动。轴承走外圆,不仅影响轴承的散热,容易使轴承内表面合金烧蚀,而且会使轴承背面损伤,严重时烧毁轴承。其主要原因是轴承过短、加工或者安装不符合规范等。
二、滑动轴承早期损坏的原因有:
1、颗粒物造成的早期损坏
1 ) 微小颗粒异物导致的轴承早期损坏
是由微小颗粒杂质进入轴承合金层的运动表面造成的,虽然对轴承没有造成严重的损伤,但是此类现象若继续发展下去,不但导致轴承早期损坏,轴也会受到严重的损伤,所以必须根据故障的原因及时排除,避免造成零件损坏。
微小颗粒异物进入的原因包括:⑴空气滤清器的滤清效果差或进气系统密封不好;⑵润滑油被污染后加入发动机或机油及滤芯使用时间过长,机滤芯被堵塞,使各润滑表面的机油未经滤清就直接进入;⑶燃油供油量过大燃烧不充分、喷嘴渗漏,造成燃油渗入曲轴箱,同时一些杂质随燃油进入曲轴箱与机油混合在一起降低润滑效果;⑷发动机组装时,内部零件的清洁度差。
2)较大颗粒异物和劣质润滑油导致轴承早期损坏
在机油滤芯中和发动机油底壳中发现有较大颗粒的合金块或薄片时,必须立即停机拆检和修复,如果继续使用会造成更多零件损坏。较大颗粒进入的原因主要是安装时零件没有清洗干净,如加工连杆衬套内孔时产生的金属屑存留在连杆油道内、零件及油道内粘有切屑或泥沙,等等。所以在维修安装时要认真仔细地清洗和检查。
劣质润滑油的杂质较多,容易堵塞机油滤芯,导致润滑油不经滤清直接进入运动表面,进一步加速了轴和轴承的损坏,所以购买和更换润滑油时一定要按规定严格地控制润滑油的质量,按规定选用润滑油。
3)不移动异物导致轴和轴承早期损坏
有较大的异物夹在轴承与瓦安装孔内壁之间,轴承的运动表面就会产生凸点。当轴运转时,异常磨损就会从凸点开始,而且向周边扩展,造成轴和轴承的早期损坏;如有较大异物在轴承的运动面和轴之间,安装后就会嵌入轴承的合金层中,运转时在损坏轴的同时也损坏轴承;轴和瓦及安装孔等与其相关的零件如有碰磕凹凸点都会对轴和瓦造成损坏或损伤。
安装前要认真检查清洗,特别是油道和油管内腔;安装现场必须远离有尘土飞扬和有碎屑飞溅的场地;安装使用的工具要清洁干净,并采取必要的保护措施,以免再次污染,同时在装配中使用的润滑油要清洁,防止尘土混入;轴和轴承及轴承孔的存放和安装,要保证不与任何金属物体接触并不得有任何碰磕操作。
2、润滑系统造成的早期损坏
如果润滑油失效或压力不符合要求,运动表面就完全失去了油膜的保护,直接接触进行干摩擦。温度升高轴承的合金层熔化,及时停机会产生“抱瓦”的现象,不及时停机就会造成更严重的零件损坏。出现这种情况的原因主要是:机油油面过低或润滑油道破裂;吸油滤网、油道、油孔被堵塞;机油油泵磨损或吸油管路漏气;压力调节阀、限压阀损坏;发动机怠速运转时间过长;发动机起动后不经升温运转就直接进行高速运转和全负荷作业,全负荷作业后,在温度较高的情况下未经空负荷中低速运转降温就停机,使发动机内的热量沉积,温度升高;没有按规定选用标准油和定期地更换油。
3、不正确使用造成的早期损坏
发动机怠速运转时,转速低,机油泵供油量小,造成轴承受力表面与轴的轻微干摩擦,使轴承的合金层表面损伤,在损伤的同时产生磨屑加速轴和轴承的磨损和损坏;因而,发动机长时间怠速运转时,处于低于正常工作温度的情况下运转,喷入燃烧室内的燃油不能完全燃烧,一部分未能燃烧的燃油顺缸壁流入曲轴箱,破坏了润滑油的油膜,降低了润滑效果。
另外,发动机在长时间较大负荷工作后,内部零件都处于最高工作温度状态,特别是燃烧室部分处于高温,发动机停止运转后,冷却系统和润滑系统都停止了工作,热量散不出去而使相关零件温度升高,使各润滑表面上的油膜破坏,当再启动时,在各润滑表面的油膜还没有形成时,轴承的异常磨损已发生了。特别是对增压器的滑动轴承损伤更为严重,同时过高的温度会造成轴孔变形,破坏运转精度加速发动机损坏。这种现象的发生对活塞、缸套和缸套密封圈都会造成严重的损伤,因此,发动机在长时间较大负荷工作后,要让发动机空载中低速运转10 min以上,内部温度降低以后再停机。
三、滑动轴承早期损坏的预防措施
1、改进轴承设计和制造工艺
设计或选用轴承时,要考虑轴承的热平衡以控制温升。在结构设计上,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沟,利于润滑油均匀分布在轴颈上,控制温升。根据轴承工作情况,要求轴承轴瓦材料必须具备下述性能:摩擦因数小;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,轴承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及硬度较高,抗疲劳和抗气蚀能力较强,在大功率的内燃机中使用效果较好。此外,改整圆油槽轴瓦为半圆油槽或部分油槽轴瓦,不仅可改善柴油机滑动轴承的润滑状态,而且可提高其承载能力。
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0.5~1.5 mm,这可保证装配后,轴瓦借自身弹力与轴承座孔贴合紧密;装在轴承座的轴承上下2片每端均应高出轴承座平面0.03~0.05 mm,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。
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造成安装不正以及轴承螺栓的扭矩不均或不符合规定,产生变形弯曲和应力集中,导致轴承早期损坏。
3、正确使用和维护保养发动机
加强机油滤清器、曲轴通风装置的清洁和保养工作,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,防止发动机“开锅”,严禁不加冷却水行车;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。
4、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,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;润滑油和加油用的工具必须清洁,防止任何污物和水的进入;注意定期检查和更换润滑油,避免被水分和其他杂质污染;加注润滑油的场所应无污染无风沙,防止一切污染物混入;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,加注前的沉淀时间一般不应小于48 h,严格控制注入数量,防止油面过高。