汽車發(fā)動機(jī)軸瓦產(chǎn)品知識PPT課件.ppt

汽車發(fā)動機(jī)軸瓦產(chǎn)品知識講座 1 目錄 一 軸瓦的功能二 軸瓦的裝配與使用三 軸瓦的失效分析和糾正 2 第一部分軸瓦的功能 一 軸瓦的作用軸瓦也稱滑動軸承 它在軸與座孔之間主要起支承載荷和傳遞運(yùn)動的作用 作為運(yùn)動學(xué)來說 軸瓦是主要的摩擦副 大家都知道對于兩個相對運(yùn)動的物質(zhì) 零件 來說 必然有一個要磨損乃至損壞 那么在發(fā)動機(jī)里面 無任是主軸還是機(jī)體磨損后的更換其成本都很高 所以人們就想到在軸與機(jī)體座孔之間增加一種容易更換且成本較低的零件 那就是軸瓦 要損壞就首先損壞軸瓦 所以有專家說 軸瓦相當(dāng)于電路中的保險絲 當(dāng)電路短路時或負(fù)荷增大時 首先燒壞的就是保險絲 3 二 軸瓦材料軸瓦對材料的要求1 高的疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度是材料在彈性極限以下受周期性載荷作用 不致發(fā)生開裂或產(chǎn)生表面凹坑的能力 2 良好的摩擦相容性 摩擦相容性是指主軸與瓦在相對運(yùn)行中 軸承材料防止與軸頸材料發(fā)生冷焊和咬合的能力 3 良好的順應(yīng)性 所謂順應(yīng)性是指軸承材料通過彈性變形和塑性變形而自行適應(yīng)軸的撓曲或輕微不對中 由于安裝不良 軸和軸承孔不同心 以及軸和軸承變形或磨損所致 而保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力 通常軸承材料 4 4 良好的嵌入性 嵌入性是指軸承材料可嵌進(jìn)硬的污物微粒 從而防止或減輕它們將軸和軸承表面擦傷與磨損的能力 即使在精心維護(hù)的情況下 也很難使內(nèi)燃機(jī)保持絕對清潔 很難避免污物微粒進(jìn)入軸和軸承的間隙內(nèi) 通常軸承材料越軟 則其嵌入性越好 5 良好的耐蝕性 潤滑油在高溫下易氧化 生成腐蝕性物質(zhì) 有機(jī)酸和氧化物 此外油中的某些添加劑 特別是含硫 磷的添加劑 在很高的溫度下 易于形成無機(jī)酸和氧化物 所有這些會引起軸瓦和軸頸的嚴(yán)重腐蝕 因腐蝕而形成的凹坑 一方面會影響正常的油膜的建立 加之腐蝕脫落的小顆粒會作為磨粒 從而使磨損加重 另一方面 這些小凹坑能形成疲勞源 使軸承加速疲勞失效 5 6 高的承載能力 承載能力是指軸承材料在不致產(chǎn)生過渡摩擦 磨損和疲勞損傷下所承受的最大單位壓力 7 高的熔點(diǎn) 以防止由高溫引起的損壞 現(xiàn)代重載內(nèi)燃機(jī)的曲軸軸承材料應(yīng)能在200 之內(nèi)的溫度下長期穩(wěn)定的工作而不致熔化或軟化 8 較低的線膨脹系數(shù) 以便軸承間隙在工作中不會有很大的變化 軸瓦材料的種類目前使用的軸瓦材料均為鋼背 合金雙金屬材料 使用最廣泛的是鋼背 鋁基合金和鋼背 銅基合金 6 鋁基合金主要是鋁 錫及硅組成 高錫鋁合金 內(nèi)圓表面不需電鍍減磨合金層 具有中等疲勞強(qiáng)度 承載能力 良好的耐蝕性 有較好的軸承表面性能 適用與軟曲軸 中錫鋁合金 內(nèi)圓表面不需電鍍減磨合金層 具有中等疲勞強(qiáng)度 承載能力 良好的耐蝕性 有較好的軸承表面性能 特別適用與球鐵曲軸 低錫鋁合金 內(nèi)圓表面需電鍍減磨合金層 具有中等疲勞強(qiáng)度 承載能力 良好的耐蝕性 有較好的軸承表面性能 適用與硬曲軸 7 銅鉛合金主要由銅鉛及少量的錫組成 銅鉛合金 內(nèi)圓表面需電鍍減磨合金層 具有高的疲勞強(qiáng)度 承載能力 抗沖擊能力 耐蝕性 有較好的軸承表面性能 用于高速 重載的柴油機(jī) 銅鉛合金表面鍍層材料有鉛錫銅三元和鉛錫銅銦四元材料 三元鍍層軸瓦適用于普通的柴油機(jī) 四元鍍層軸瓦適用于強(qiáng)化的柴油機(jī)和高轉(zhuǎn)速的柴油轎車 8 軸瓦的材料結(jié)構(gòu)鋁基瓦的材料結(jié)構(gòu)銅鉛合金的材料結(jié)構(gòu) 9 軸瓦的結(jié)構(gòu)要素1 自由狀態(tài)彈開量軸瓦在自由狀態(tài)下并非正圓 它是一個橢圓形的 其開口尺寸大于座孔尺寸 它的主要目的是使軸瓦與座孔產(chǎn)生過盈配合 在工作時軸瓦不發(fā)生轉(zhuǎn)動 2 厚度 壁厚 軸瓦的厚度主要是保證裝配后工作時 軸瓦內(nèi)圓與主軸具有一定的間隙 3 對口減薄量軸瓦對口要有一定的減薄量 因?yàn)檩S瓦在裝配壓緊后起對口會增厚 容易引起咬軸燒瓦 10 4 半圓周長高出度 簡稱半徑高 半圓周長高出度主要是保證軸瓦壓入座孔后產(chǎn)生過盈配合 使軸瓦外圓與座孔緊緊貼合 不使軸瓦產(chǎn)生轉(zhuǎn)動和有良好的導(dǎo)熱性 5 油槽及油孔油槽及油孔主要是保證油壓的正常供給 6 定位唇定位唇有2個作用 其一是保證軸瓦在座孔中的正確裝配位置 其二是保證軸瓦因彈開量縮小而防止軸瓦轉(zhuǎn)動 11 第二部分軸瓦的裝配 軸瓦的裝配要注意以下幾點(diǎn) 一 要有良好的清潔度因清潔度不好 軸瓦內(nèi)圓表面有顆粒雜質(zhì)或因油中或油道中的顆粒雜質(zhì)夾在軸與軸瓦之間 很容易并很快使軸與瓦發(fā)生劃傷 且產(chǎn)生燒瓦 二 要有良好的貼合度軸瓦外圓與座孔的貼合度主要是保證其導(dǎo)熱性 特別對于舊車或連桿 主軸損壞比較大的車 其座孔變形均比較大 那么在裝配時必須要修磨座孔 不允許因座孔的變形而加墊銅片等異物 三 預(yù)緊力裝配時座孔蓋的預(yù)緊力要適當(dāng) 預(yù)緊力過大容易使軸 12 瓦產(chǎn)生塑性變形而使瓦的彈開量消失導(dǎo)致咬軸燒瓦 預(yù)緊力過小會使軸瓦在工作時產(chǎn)生微量轉(zhuǎn)動而使瓦異常磨損 四 裝配間隙發(fā)動機(jī)在工作時 其主軸與瓦之間是有一層潤滑油膜將主軸浮起來而使軸與瓦產(chǎn)生相對運(yùn)動 那么就要求軸與瓦之間具有一定的配合間隙 裝配間隙的大小與軸瓦材料和主軸的大小有關(guān) 其裝配間隙具體的大小在我們的產(chǎn)品使用說明中已明確 在調(diào)整裝配間隙時嚴(yán)禁在瓦背與座孔間墊銅片 紙片等物質(zhì) 嚴(yán)禁鏟刮軸瓦內(nèi)圓 13 五 潤滑油一定要按照發(fā)動機(jī)的使用說明來選用更換潤滑油 要定期更換潤滑油 不能使用老化的潤滑油 六 不得長時間超負(fù)荷工作 七 避免頻繁的急剎車或快速 不換檔 啟動 八 更換軸瓦后一定要使車空轉(zhuǎn)2小時左右 保證軸與瓦的充分磨合 決不能帶負(fù)荷立即行使 14 第三部分軸瓦的失效分析和糾正 大家都知道 軸瓦是易損零件 其正常的失效形式為磨損失效 當(dāng)工作很長時間 運(yùn)行了很長的路程 后 軸與瓦之間的間隙經(jīng)過磨損后超過了極限 即軸瓦磨損得已不能正常工作 此時軸瓦的磨損壽命已達(dá)到了設(shè)計(jì)壽命 此類磨損屬于正常的磨損 也稱為正常失效 在此我們僅對非正常的失效進(jìn)行分析和采取糾正措施 15 1 嵌入與拉傷A形貌特征 在軸瓦滑動表面散布著許多小黑點(diǎn) 用肉眼或放大鏡觀察有的為壓入物 有的為小凹坑 嵌入 2 在滑動表面有沿運(yùn)動方向的長檫痕或具有明顯終止界線的無數(shù)細(xì)微劃痕 檫傷或劃傷 3 沿圓周方向有較深的拉傷溝槽 有的邊部有材料遷移 嚴(yán)重時有可能深及鋼背 拉傷或刮傷 B損壞機(jī)理潤滑油中的硬質(zhì)顆粒對合金作用的結(jié)果 有的被壓入 并將周圍合金擠高 擠高合金被磨平 其中有的被旋轉(zhuǎn)的軸頸刮落則留下的陷坑 有的被軸頸帶動一同旋轉(zhuǎn) 并隨雜質(zhì)本身大小為細(xì)微 細(xì)小或較大的差異而在合金表面留下深淺寬窄不一的運(yùn)動軌跡 16 較微的為檫傷 較重的為劃傷 嚴(yán)重的為拉 刮 傷 C發(fā)生原因發(fā)動機(jī)零件加工 組裝過程中清潔度差 切屑 焊渣 型砂等積存與主油道及鉆孔中的死角處未清理干凈 配件毛刺未除盡 在工作中脫落而混入潤滑油 使用中其他配件產(chǎn)生的磨粒或損壞碎屑進(jìn)入滑油 機(jī)油濾清器過濾元件損壞短路或過濾精度太低 不能阻止機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入潤滑油中 道路上的沙塵因空氣濾清元件精度或損壞而侵入發(fā)動機(jī) 17 D預(yù)防和糾正措施提高配件及發(fā)動機(jī)組裝清潔度 按規(guī)定周期及時檢修或更換空氣及潤滑油的濾清器元件 加強(qiáng)機(jī)油中機(jī)械雜質(zhì)含量的分析監(jiān)控并及時更換潤滑油 更換嚴(yán)重拉傷的軸瓦 檢查并在必要時磨削拉傷的曲軸 磨損A形貌特征 1 工作表面主要承載區(qū)呈現(xiàn)大面積沿旋轉(zhuǎn)方向的細(xì)微磨痕 有時為發(fā)亮的拋磨痕跡 軸承間隙加大 18 2 在油孔 油槽邊緣出現(xiàn)沖刷狀磨痕 3 工作表面主要承載區(qū)出現(xiàn)比較光滑的磨痕 從無磨損區(qū)到磨損區(qū)過渡平滑 磨損總量明顯可測 油隙顯著加大 B損壞機(jī)理形貌 1 為機(jī)油中含有大量細(xì)小雜質(zhì)長期緩慢磨損的結(jié)果 磨粒磨損 形貌 2 為高速流動的滑油中含有磨粒 長期沖蝕合金的結(jié)果 侵蝕磨損 形貌 3 為油隙偏小 軸承長期混合油膜潤滑狀態(tài)的結(jié)果 混合摩擦磨損 19 C發(fā)生原因 1 潤滑油濾器精度低導(dǎo)致大粒度磨粒污染潤滑油 2 油膜厚度太薄 油膜承載力不夠 發(fā)動機(jī)長時間過載或頻繁啟動 停機(jī) D預(yù)防和糾正措施提高濾清元件精度 提高發(fā)動機(jī)零部件及整機(jī)組裝清潔度 減少機(jī)械雜質(zhì)對潤滑油的污染 20 2020 1 8 21 3偏磨A形貌特征 1 上瓦和 或下瓦的同一端部出現(xiàn)月牙形或D字形磨損區(qū)域 2 上瓦和 或下瓦的兩端邊緣出現(xiàn)寬度不大的磨損帶 3 上瓦和 或下瓦中部出現(xiàn)帶壯磨損區(qū) 4 上下瓦相反端或?qū)蔷€方向出現(xiàn)局部磨損區(qū) 5 上下瓦相反的對口面一側(cè)合金出現(xiàn)局部磨損 B損壞機(jī)理軸頸 軸承孔的形狀誤差 使得某些區(qū)域油隙不足 22 造成軸頸對軸瓦表面施加額外的附加載荷 增加了摩擦熱 加速了軸瓦 也包括軸頸 的磨損 C發(fā)生原因 1 軸頸錐形或座孔錐形 2 軸頸馬鞍形或軸承座孔鼓形 3 軸頸鼓形或座孔鞍形或軸瓦向截面中凸 4 連桿桿身彎曲或扭曲 造成大小端孔軸線在垂直平面和 或水平投影平面內(nèi)的不平行 5 軸承蓋在徑向偏移 23 D預(yù)防和糾正措施 1 提高曲軸 機(jī)體和連桿 軸承座孔 減小形狀誤差 2 已發(fā)生偏磨的 要針對性地檢查 軸頸有無嚴(yán)重磨損 必要時予以磨修消除缺陷 檢查連桿 若發(fā)現(xiàn)扭曲或彎曲 應(yīng)修復(fù)或更換 組裝之前 要采取妥善措施避免連桿受到摔打 瞌碰 已防變形 采取正確的組裝工藝 防止軸承蓋徑向錯位 包括認(rèn)真檢查軸承座孔在剖分面上下15 范圍處的直徑差 24 防止超速超載之類極端工作狀態(tài) 以免連桿桿變形 4疲勞A形貌特征 1 下主軸瓦 上連桿瓦主要承載區(qū)出現(xiàn)大面積合金或鍍覆層網(wǎng)狀裂紋及龜裂脫落 2 軸瓦合金局部龜裂脫落 偏磨部位合金龜裂 脫落 定位唇對應(yīng)的沖槽周圍合金局部龜裂脫落 對口面附近合金局部龜裂脫落 油槽邊緣對應(yīng)部位合金局部龜裂脫落 25 3 這種龜裂脫落有如下顯著特點(diǎn) 脫落部位留下一層薄薄的不規(guī)則的合金殘留物 定位唇對應(yīng)的沖槽周圍合金局部龜裂脫落 往往在脫落區(qū)的附近有嚴(yán)格接觸磨損和刮傷痕跡 B損壞機(jī)理由于發(fā)動機(jī)施加于軸瓦的重交變載荷 導(dǎo)致軸瓦表面金屬材料因疲勞而龜裂 隨后 疲勞裂紋逐漸加寬加深 當(dāng)接近結(jié)合面時 轉(zhuǎn)向沿平行與結(jié)合面方向發(fā)展 最終裂紋相連 導(dǎo)致合金或鍍層呈片狀脫落 由于幾何形狀誤差和不對中造成的軸頸與軸瓦局部接觸而產(chǎn)生的附加靜載荷 以及 26 高溫等 使疲勞損壞的危險進(jìn)一步增加 C發(fā)生原因 1 下主軸瓦 上連桿瓦主要承載區(qū)大面積疲勞的主要原因 可能是軸瓦使用時間超過了規(guī)定壽命期 汽缸爆發(fā)壓力過高 超速超載 工作溫度太高 使軸承材料機(jī)械性能降低等原因 2 各種局部疲勞損壞 則多半由于摩擦副系統(tǒng)中的相關(guān)零部件幾何形狀誤差及組裝失誤造成軸瓦工作表面局部凸起 凸起部位與軸徑發(fā)生直接接觸 產(chǎn)生了附加靜載荷和局部高溫 導(dǎo)致材料疲勞脫落 這些誤差與失誤主要來自于 27 軸頸錐形或軸承孔錐形導(dǎo)致上下瓦單邊緣加載 軸頸馬鞍形或軸承孔馬鞍形上下瓦兩端邊緣加載 軸頸鼓形或軸承孔鼓形導(dǎo)致受力瓦中間局部過載 軸承蓋徑向偏移導(dǎo)致上下瓦相反對口面一側(cè)合金局部加載 連桿彎曲導(dǎo)致上 下連桿瓦相反端部邊緣加載 連桿扭曲導(dǎo)致上 下連桿瓦均發(fā)生對角線方向局部加載 定位唇周圍鋼背翹曲變形或定位唇與座孔定位槽配合尺寸發(fā)生干涉 使周圍合金凸起而局部過載 28 裝配過盈過大 軸瓦高出度過大或修理過的軸承座 如對接面銼低 內(nèi)孔刷鍍等使孔徑變小 或軸承座孔被拉長變形使對口面處收口 造成局部過載 軸承座上的油槽兩側(cè)未妥善倒角 正邊將瓦被墊高 或者座孔油槽使對應(yīng)的瓦背失去支持 油壓使瓦背向座孔油槽方向凹陷變形而導(dǎo)致軸瓦油槽兩側(cè)反向上拱 形成合金局部加載 組裝時 瓦背與座孔之間墊有異物 或者座孔表面或瓦背表面碰傷局部凸起 或者座孔收縮變形后修理不當(dāng)造成表面凹凸不平 使對應(yīng)的瓦孔表面合金局部凸起而產(chǎn)生過載 不確定性部位合金加載 29 D預(yù)防和糾正措施 1 瓦的受力部位大面積軸承材料疲勞破壞 屬發(fā)動機(jī)超速超載 2 若屬各種形式的局部加載 則應(yīng)針對性地提高曲軸 機(jī)體 連桿的加工質(zhì)量 加強(qiáng)形狀公差控制 提高組裝質(zhì)量 防止瓦蓋偏移 定位要素干涉等失誤 提高瓦背與座孔貼合度 防止墜入異物 3 已發(fā)生軸瓦合金局部疲勞破壞時 要著重檢查 軸頸有無異常 必要時予以磨修 檢查連桿 若發(fā)現(xiàn)彎曲或扭曲超限 應(yīng)修復(fù)或更換 30 組裝之前 要避免連桿受到摔碰 已防變形 對舊機(jī)體主軸承座孔及連桿大端孔的修復(fù)必須采取正確的工藝方法 不得用手動砂輪 銼刀 刮刀等鉗工手段修理座孔表面 修理后 一定要采用著色轉(zhuǎn)移法通過預(yù)裝軸瓦檢查瓦背貼合度 消除接觸面上的突出硬點(diǎn) 操作過程中 要防止超速超載之類極端工作狀態(tài) 以免連桿變形 31 5咬粘 國外有的稱作涂抹 A形貌特征軸瓦上鍍覆蓋表面有顯著而無規(guī)則材料去除 即軸瓦上合金層被部分或大面積撕掉 同時伴有熔化 剝落和嚴(yán)重拉傷 熔化合金往往被輾壓而沿軸頸旋向及兩側(cè)相對于鋼層呈舌狀突出 鋼背表面往往過熱發(fā)黑 B損壞機(jī)理軸頸表面同軸瓦表面之間發(fā)生大面積接觸 急劇的摩擦使溫度徒升 合金因此而軟化并與軸頸形成粘附 撕脫 粘附的惡性循環(huán)過程 造成溫度進(jìn)一步升高 合金接近或達(dá)到熔化狀態(tài)而軸頸在高壓下拖動 并由此發(fā)生材料遷移 32 C發(fā)生原因 1 部分是由于間隙不均 瓦背與座孔間墊有異物或座孔表面有傷痕凸起 裝配過盈過大 軸頸及瓦孔形狀誤差等造成的瓦口 邊緣或其他部位局部加載 導(dǎo)致軸頸與軸瓦部分表面直接接觸 2 大多數(shù)則是由于間隙過小和缺油造成軸頸與軸瓦之間大面積接觸 3 還有一部分由于超速超載引起溫度急劇升高 導(dǎo)致油隙減少甚至消失 4 違章操作 不等油膜建立而強(qiáng)行啟動 33 5 其他損壞形式如嚴(yán)重拉傷 疲勞 急劇磨損導(dǎo)致鋼背斷裂等 使間隙增大 滑油端涉過大而壓力降低 溫度升高所導(dǎo)致的后續(xù)破壞 D預(yù)防和糾正措施 1 若咬粘頻繁發(fā)生 應(yīng)考慮 主軸承座與曲軸主軸頸同軸度偏差及軸頸表面粗糙度是否偏大 主軸承座孔及連桿大端孔鋼度是否不足 動態(tài)變形是否過大 瓦背與座孔貼合度是否達(dá)到要求 34 2 偶爾發(fā)生咬合 則應(yīng)該 檢查潤滑系統(tǒng)有無造成油壓突然消失或油壓波動的故障 如油泵泄漏 油泵傳動齒輪齒裂 濾油器堵塞 油底殼油面低于規(guī)定下限或油標(biāo)刻度錯誤等 啟動發(fā)動機(jī)前打潤滑油時間是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn) 有 無強(qiáng)行啟機(jī)現(xiàn)象 工作中有無超速超載現(xiàn)象及長時間在低轉(zhuǎn)速大扭轉(zhuǎn)矩工況工作 檢修過程中主軸承孔及曲軸同軸度是否超差 油隙是否過小或過大 35 3 對發(fā)生了咬合的發(fā)動機(jī) 應(yīng)當(dāng)著重抓好下列環(huán)節(jié) 檢查機(jī)體 座孔 的同軸度及圓度 圓柱度 若超差則必須