車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承的維修特點(diǎn)和方法

實(shí)際上，現(xiàn)代車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸主軸承和連桿軸承上軸瓦的耐磨合金涂層均很薄，加工的尺寸精度很高，表面粗糙度值很低，一般不允許修刮。只能按相應(yīng)的尺寸選配；如果沒(méi)有合適尺寸的曲軸軸承，必要時(shí)可采用基孔制的方法磨削曲軸，以求得合適的配合間隙。為了適應(yīng)這種情況，應(yīng)采用按軸瓦尺寸配合磨軸頸的方法，改變過(guò)去以軸配瓦的辦法。還有一種三層合金軸瓦，是以鋼背銅鉛合金表層所構(gòu)成。表層合金厚度一般為0.02?0.03mm，是用電鍍方法覆在銅鉛合金上的，它是為了改善銅鉛合金軸承表面性能，如果刮削將會(huì)喪失這一作用，破壞原有設(shè)計(jì)思想。目前廣泛使用的刮瓦與鏜瓦等工藝應(yīng)該逐漸向直接裝配成品瓦方向過(guò)渡。

    過(guò)去用刮瓦配合的方法校核軸承，要求軸瓦與軸頸的接觸面星點(diǎn)滿(mǎn)布，分布均勻，達(dá)到軸承總面積的75%以上，而且松緊度合適。現(xiàn)在用鏜瓦或直接裝配軸瓦而不加工，此時(shí)以配合間隙尺寸為主，同時(shí)檢查接觸印跡和松緊度，但此時(shí)的印跡有時(shí)會(huì)稍小于75%，這也是允許的，但應(yīng)注意仍要求接觸均勻，不得偏靠某一邊。

    軸瓦磨損后，不可在瓦背上加墊。軸瓦與瓦座是兩個(gè)零件，裝配后工作時(shí)要像一個(gè)零件一樣，由于軸瓦是薄壁的，為了保證工作時(shí)正確的幾何形狀，全靠瓦座座孔的幾何形狀，因此兩者加工精度很高，表面粗糙度值很低，如果在其間墊以紙片，勢(shì)必破壞它們的正確配合，同時(shí)紙又是熱的不良導(dǎo)體，不利于軸瓦的散熱，所以墊紙又可能引起全損耗系統(tǒng)用油溫度過(guò)高，甚至造成燒瓦事故。同理，在瓦背下面墊銅皮也是不允許的。另外，軸瓦裝配后不允許松動(dòng)，而在瓦背墊東西以后，很容易松動(dòng)，從而破壞了軸瓦的正常工作條件。實(shí)際上，在瓦背上加墊后將破壞其與曲軸的原有間隙，使得接觸面積和配合緊密度沒(méi)有保障，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)就會(huì)導(dǎo)致軸瓦松動(dòng)、破壞軸與瓦之間的油膜，使其導(dǎo)熱和潤(rùn)滑的性能下降，并且會(huì)產(chǎn)生邊界摩擦，甚至造成因軸瓦燒熔而咬死在曲軸上。

    2.軸承端面削薄
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    現(xiàn)代不少汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承設(shè)計(jì)采用端面削薄的結(jié)構(gòu)。例如解放CAl091汽車(chē)主軸承端面8mm范圍內(nèi)，沿軸承兩邊全長(zhǎng)上削薄0.015?0.035mm。因?yàn)檩S承裝配時(shí)有一定的過(guò)盈量，可能在分界面引起微量的變形，這個(gè)變形會(huì)破壞軸承的潤(rùn)滑和工作條件，為了避免這種影響，現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)廣泛采用了在分界面附近局部削薄的軸承，同時(shí)也等于開(kāi)了一個(gè)截面很小的縱向油槽，有利于在軸承表面上均布潤(rùn)滑油和沖出雜質(zhì)。在汽車(chē)修理廠，如果采用自己澆注的軸瓦，加工時(shí)應(yīng)做出以上結(jié)構(gòu)，以保證軸瓦正常工作，保證發(fā)動(dòng)機(jī)修理質(zhì)量。

    3.軸瓦背面有定位唇也要預(yù)防滾瓦
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    軸瓦在工作時(shí)要求與軸瓦座可靠定位，既不允許轉(zhuǎn)動(dòng)，不允許移動(dòng)，也不允許振動(dòng)。大修時(shí)發(fā)現(xiàn)瓦背磨得很光滑，說(shuō)明出現(xiàn)了松動(dòng)現(xiàn)象。但是軸瓦可靠定位的關(guān)鍵措施是適當(dāng)過(guò)盈量，而不是定位唇的作用，定位唇的作用在于裝配時(shí)初始定位。

    4.曲軸膠帶松緊度調(diào)整適當(dāng)

    實(shí)際上曲軸膠帶應(yīng)保持一定的松緊度，如果膠帶過(guò)緊，不僅會(huì)造成傳動(dòng)阻力增加，還會(huì)引起水泵軸、風(fēng)扇軸和交流發(fā)電機(jī)軸的變形，甚至軸承加速損壞。
　
    5.軸承根據(jù)載荷選擇潤(rùn)滑劑
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    軸承有重載和輕載之分，一律都加注鈣基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑是不正確的。輕載軸承可以加注潤(rùn)滑脂，重載軸承必須使用齒輪油。重載軸承使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)，若在大負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、工作溫度高于100℃以上，將使?jié)櫥械乃种饾u蒸發(fā)，基礎(chǔ)油大部分被分離出來(lái)而形成皂質(zhì)，其流動(dòng)性較差，起不到潤(rùn)滑作用，而重載軸承使用的齒輪油，在溫度較高時(shí)仍具有較高的粘度，不致因離心力作用而從接觸表面上被甩掉，且油膜在高壓下強(qiáng)度仍然較高，能形成良好的潤(rùn)滑。

    6.曲軸及連桿軸承合金厚度多趨減薄
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    汽車(chē)曲軸和連桿軸承的設(shè)計(jì)，多趨向于合金層盡量減薄。一個(gè)比較薄的軸承合金層，使用時(shí)，內(nèi)部的應(yīng)力比厚的軸承合金層的內(nèi)應(yīng)力要均勻得多，而且也小得多。一般說(shuō)來(lái)，合金層間的剪力可以減少到?jīng)]有，表面的疲勞情況也就大大改善。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，比較不同厚度的軸承，發(fā)現(xiàn)薄的合金層最耐用，粘合的情況也好。曲軸和連桿軸承合金的厚度，巴氏合金推薦為0.25?0.4mm，如北京BJ2020汽車(chē)的軸承合金厚度為0.30?0.35mm；銅鉛合金在0.4?0.8mm范圍內(nèi)。上述軸承合金厚度不包括刮削量。軸承內(nèi)孔刮削留量，軸承寬度小于40mm者，刮削量0.08?0.llmm；軸承寬不小于40mm者，刮削量為0.07?0.11mm。

    7.軸瓦或軸承套與軸頸間要留出一定的間隙
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    滑動(dòng)軸承的間隙有徑向間隙和軸向間隙兩種。徑向間隙又有頂間隙和側(cè)間隙；軸向間隙也叫軸間竄動(dòng)量?；瑒?dòng)軸承所以要留有一定的徑向間隙，有以下目的，第一，徑向間隙是實(shí)現(xiàn)軸與軸承活動(dòng)連接的起碼條件；第二，徑向間隙是控制軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度的保證。當(dāng)然，徑向間隙愈小，軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度愈高，但不能隨意減小徑向間隙，徑向間隙過(guò)小，不僅難于形成潤(rùn)滑油膜，而且可能導(dǎo)致燒瓦抱軸事故；第三，徑向間隙是形成液體潤(rùn)滑的重要條件，特別是動(dòng)壓軸承，潤(rùn)滑油膜的形成主要靠軸與軸承間的楔狀間隙。徑向間隙分頂間隙和側(cè)間隙，前者的數(shù)值約為后者的兩倍。這兩個(gè)間隙是軸頸和軸承之間形成的楔形油膜所必須的。要留有一定的軸向間隙，這指的是軸線方向的竄動(dòng)間隙，又分為推力間隙和膨脹間隙。推力間隙是對(duì)推力軸承而言，是為允許有的軸向竄動(dòng)而留的間隙。膨脹間隙是對(duì)軸承隨徑向負(fù)荷而言，為保證轉(zhuǎn)軸自由膨脹而留的間隙。間隙的大小與機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)中的精確度有關(guān)，徑向間隙愈小，精確度就愈高，但間隙縮小至一定程度就不能保證液體潤(rùn)滑。間隙過(guò)大，在轉(zhuǎn)動(dòng)中會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，也不能形成穩(wěn)定的油膜潤(rùn)滑。故徑向間隙數(shù)值不能隨意規(guī)定，應(yīng)符合機(jī)器技術(shù)文件的要求?；瑒?dòng)軸承的徑向間隙十分重要，過(guò)大、過(guò)小都極為有害。間隙過(guò)大，軸承中的潤(rùn)滑油膜難于形成，保證不了液體潤(rùn)滑，而且會(huì)降低機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，甚致會(huì)產(chǎn)生劇烈振動(dòng)和噪聲，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起事故；間隙過(guò)小，潤(rùn)滑油膜也難于形成，還會(huì)產(chǎn)生高熱，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)發(fā)生事故?；瑒?dòng)軸承要留有軸向間隙，是為了使軸在溫度變化時(shí)有自由伸縮的余地。一般來(lái)說(shuō)，為了提高軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，軸向間隙小些為宜。但也不能過(guò)小，軸向間隙過(guò)小，運(yùn)轉(zhuǎn)中發(fā)生高熱時(shí)可能產(chǎn)生咬傷現(xiàn)象，甚至損壞軸承，發(fā)生事故。

    滑動(dòng)軸承(瓦)的研磨和刮削
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    我國(guó)使用的內(nèi)燃機(jī)軸瓦，一般有三類(lèi)：錫基巴氏合金軸瓦、銅鉛合金軸瓦和鋁合金軸瓦。軸瓦經(jīng)過(guò)正常使用后必然會(huì)發(fā)生間隙增大的情況，通常是用過(guò)1500h左右后瓦片的磨損量約達(dá)0.0l5mm。但是如果使用不當(dāng)，瓦片的磨損量也會(huì)迅速增大，從而使得機(jī)器工作不正常，因此必須定期檢查調(diào)整軸瓦的間隙，使之達(dá)到規(guī)定要求。

    曲軸滑動(dòng)軸承(瓦)修理時(shí)，上軸承蓋，按規(guī)定扭力扭緊固定螺栓，用內(nèi)徑百分表檢查軸承座孔的圓度，如超過(guò)0.05mm，應(yīng)在軸承蓋兩端面堆焊加工或加墊片進(jìn)行調(diào)整。新軸承裝入座孔內(nèi)，將軸承蓋螺母擰緊，然后松開(kāi)一個(gè)螺母，用塞尺測(cè)量間隙，應(yīng)為0.05?0.1mm。過(guò)高可銼去少許，過(guò)低應(yīng)重新選配。在材料缺乏的情況下，可以在軸承背面加墊片與軸承背同樣大小的適當(dāng)厚度的銅皮。軸承的背面必須光潔，定位凸應(yīng)完好無(wú)損。

    如果發(fā)現(xiàn)軸瓦的內(nèi)圓配合接觸面不符合要求時(shí)，應(yīng)先將軸瓦內(nèi)圓刮削好后，再檢查其間隙是否合適。主軸承研磨校核的方法是將曲軸安裝于軸承座上，裝上軸承蓋。校核時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按次序進(jìn)行。例如對(duì)具有五道主軸承的X4105型柴油機(jī)來(lái)說(shuō)，應(yīng)先緊1、3、5道主軸承蓋，撬轉(zhuǎn)曲軸數(shù)周，松開(kāi)1、3、5道；再緊2、4道主軸承蓋，轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)周，然后拆卸主軸承蓋，予以修刮。同理，對(duì)具有四道主軸承的(例如3110型柴油機(jī))，則應(yīng)先1、3道后2、4道；有三道主軸承的(例如X2105型柴油機(jī))，則應(yīng)先2(中間一道)后1、3道。如此連續(xù)進(jìn)行，至初步校平后，再將軸與軸承全部裝好并扭緊軸承螺母，撬轉(zhuǎn)曲軸數(shù)周，然后松開(kāi)螺母取下曲軸，根據(jù)磨痕情況，進(jìn)行修刮。

    軸瓦上磨痕印跡的分布是否均勻，表示其配合接觸面的好壞。一般在軸瓦與軸頸均勻接觸的面積達(dá)到全部軸瓦的面積75%以上時(shí)，即認(rèn)為研磨良好，否則仍應(yīng)繼續(xù)修刮瓦面。

    將軸瓦夾在臺(tái)虎鉗上(不要夾得太緊以防軸瓦變形)，用三角刮刀前端15?20mm的兩刀刃同時(shí)與合金面貼緊，作來(lái)回斜向往身面帶拖的運(yùn)動(dòng)(刮刀與工作面形成一個(gè)交叉)，起刀落刀時(shí)用力要均勻，防止刀痕出現(xiàn)。為了保持刮刀鋒利，防止黏刀，要經(jīng)常用油石研磨刮刀和帶少量全損耗系統(tǒng)用油的布擦刀刃，在刮削工作面上加少許錠子油，以降低表面粗糙度值。研磨刮瓦時(shí)，應(yīng)注意的一點(diǎn)是，鋁基軸瓦由于膨脹系數(shù)要比銅鉛合金及錫基巴氏合金大，因此在調(diào)試裝配間隙時(shí)，鋁合金的軸瓦應(yīng)該大些，以免引起咬軸。一般情況下，使用鋁合金軸瓦的曲軸，每毫米曲軸軸頸與軸瓦的配合間隙，應(yīng)比前兩種大0.0012?0.0015mm。

1.主軸承座孔同軸度
三泰 SUNTHAI , 飛帆 F&F
    柴油機(jī)氣缸體在使用過(guò)程中，既有縱向變形，又有橫向變形，變形程度越大，座孔同軸度誤差也越大。

    2.連桿軸承座孔

    選配連桿軸承前，應(yīng)嚴(yán)格將其座孔圓度控制在修理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)。修刮軸承后，若其接觸印痕已達(dá)到要求，但如去掉調(diào)整墊片其間隙仍大于其他各處時(shí)，為求得松緊度一致，若采用將軸承蓋及裝在其上的軸承一起置于砂布上研磨，會(huì)導(dǎo)致軸承余面高度偏低。即連桿桿身方向座孔直徑小于垂直于桿身方向的直徑，從而造成軸承裝機(jī)后松動(dòng)，輕者使軸承背面發(fā)亮，重者出現(xiàn)“滾瓦”、“抱軸”等事故。當(dāng)再次選用新軸承時(shí)，又會(huì)使余面高度偏高，壓緊蓋后多余的材料被壓成凸肩，最終將導(dǎo)致脫落。故在選配軸承前，應(yīng)對(duì)座孔圓度進(jìn)行檢驗(yàn)，控制圓度超差。擦凈座孔，加上軸承蓋，按規(guī)定力矩?cái)Q緊螺母，然后測(cè)量座孔的圓度。如圓度誤差小于0.03mm，可不再加墊片；若在0.03?0.07mm 范圍內(nèi)，則可在每端分別加0.05mm厚的“不壓軸承墊”；當(dāng)超過(guò)0.07mm時(shí)，應(yīng)在軸承蓋兩端堆焊或采用刷鍍工藝使端面變厚。

    3.軸承的自由彈勢(shì)

    為使軸承易于裝配并使之與座孔緊密貼合，防止軸承蓋上緊后在壓力的作用下軸承蓋工作表面皺縮，須保證修理后裝用的軸承自由彈勢(shì)符合要求。一般薄壁軸承自由彈勢(shì)最小值為0.25?0.50mm，最大值為1.20?1.50mm。若彈勢(shì)過(guò)小，則會(huì)使裝入座孔后軸承背面的貼合力減小，在緊固軸承蓋時(shí)容易造成軸承背低碳鋼金屬材料在壓力作用下滑動(dòng)，并向減磨合金側(cè)皺縮凸起，引起軸承實(shí)際裝配過(guò)盈量減小甚至消失，導(dǎo)致工作狀態(tài)下軸承背與座孔表面發(fā)生相對(duì)位移。同時(shí)，向內(nèi)皺縮的軸承在工作中其凸起處直接與軸頸接觸、摩擦而產(chǎn)生高熱，而存在于軸承皺縮凸起處與座孔表面間的氣隙則會(huì)嚴(yán)重地阻礙軸承向座孔傳熱，導(dǎo)致接觸點(diǎn)溫度急劇上升，甚至使金屬層熔化，造成“拉瓦”事故。一旦發(fā)生全面“拉瓦”，當(dāng)柴油機(jī)再次起動(dòng)時(shí)，就可能使已粘附在軸頸上的軸承隨曲軸強(qiáng)制轉(zhuǎn)動(dòng)(此時(shí)定位唇已阻止不了軸承與座孔表面間的滑轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))。當(dāng)然，自由彈勢(shì)過(guò)大也會(huì)對(duì)軸承可靠性和壽命產(chǎn)生不利影響，原因是減磨合金層與軸承背接合處的剪應(yīng)力增大，容易使合金在接合處發(fā)生剝落。

    4.軸承背面的貼合印痕

    該印痕能鑒定座孔的圓柱度誤差、軸承的余面高度以及代用瓦的彎度等。檢驗(yàn)時(shí)，可在座孔內(nèi)表面涂一薄層紅丹油，裝上軸承和軸承蓋，以規(guī)定力矩?cái)Q緊螺母后，再拆下軸承查看其背面的貼合印痕，正常的貼合面積應(yīng)在85%以上。如兩片軸承端部印痕淺，中部無(wú)印痕，并在螺母未加力矩時(shí)兩端就無(wú)間隙，說(shuō)明軸承余面高度過(guò)低；如兩片軸承一端有印痕，另一端無(wú)印痕，說(shuō)明座孔圓柱度超差；如兩端印痕深，中部無(wú)印痕或印痕淺，則說(shuō)明彎度過(guò)小，若用榔頭錘擊軸承背部，或?qū)⒋蠡《容S承改成小弧度軸承時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)情況。

    5.軸承的修配

    嚴(yán)禁挑剔刮削軸承工作面。這會(huì)形成“星點(diǎn)密布”的工作面， 實(shí)際上起不到與軸頸良好配合的效果。因其工作面不平時(shí)，由于凸起處油膜間隙的改變，使油膜承受的壓力及溫度在凸起處急劇升高，形成附加的高溫和高壓。當(dāng)這一局部的高溫區(qū)與油膜承受的峰值壓力方向相同時(shí)，便構(gòu)成了油楔壓力、軸心位移擠壓力及凸起處擠壓力三者疊加的現(xiàn)象，于是在凸起處形成一個(gè)比光滑表面更大的油膜脈動(dòng)負(fù)荷區(qū)。此外，在該處還會(huì)由于表面不平而產(chǎn)生應(yīng)力集中，是導(dǎo)致軸承合金疲勞碎裂或脫塊的重要原因。同時(shí)，由于軸心的位移，還可能在凸起處發(fā)生瞬時(shí)的金屬接觸，使軸承合金局部燒熔。這時(shí)，雖然由于合金的抗咬性不致發(fā)生“抱軸”、“燒瓦”，但使用壽命卻大為降低，特別是軸承表面的第三合金層在刮削時(shí)被刮掉，使其磨損加劇。另外，挑剔刮削還存在使軸承與軸頸間隙過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題。目前高速柴油機(jī)軸承的平均比壓超過(guò)50MPa，而油膜的峰值壓力可以達(dá)到平均比壓的12倍左右，軸承要承受如此高的負(fù)荷，又要長(zhǎng)期地運(yùn)轉(zhuǎn)，確保其規(guī)定間隙顯得十分重要。因此，柴油機(jī)的軸承工作面，應(yīng)以鏜削取代刮削工藝。

    為滿(mǎn)足現(xiàn)代柴油機(jī)高強(qiáng)化程度的要求，滑動(dòng)軸承工作表面除采用正圓柱面的形狀外，還有以下幾種形狀：回轉(zhuǎn)雙曲面，即在軸向上為中間厚兩邊??；橢圓柱面，即兩片軸承分界處薄而中間厚；垃圾槽面，即兩片軸承分界面附近局部削薄，削薄深度距工作表面約0.02?0.07mm，俗稱(chēng)“垃圾槽滑動(dòng)軸承”的新型軸承。這些軸承多由三層合金組成，外層稱(chēng)鋼背，通常由低碳鋼制成，厚度約為2?5mm；中間層是減磨合金層，由鋁基合金或鉛合金制成，厚度約為0.2?0.8mm：第三層合金一般由鉛、錫等金屬組成，厚度約為0.02?0.04mm，具有優(yōu)良的減磨性。為防止金屬擴(kuò)散，在第三合金層與減磨層之間還鍍有一層鎳，其厚度約0.001mm。此類(lèi)軸承對(duì)故障的敏感性很差，故當(dāng)軸承正常工作條件被破壞時(shí)，一般不易被察覺(jué)。一旦發(fā)生“燒瓦”、“抱軸” 事故，其溫度已高達(dá)800?900℃。在此高溫下，曲軸會(huì)局部變色退火，甚至產(chǎn)生微細(xì)裂紋，一般不能繼續(xù)使用。由于高溫還會(huì)使軸承座變色，甚至發(fā)生變形，修復(fù)起來(lái)也很困難，因此，除優(yōu)先選用銅鉛合金軸承外，在修配時(shí)應(yīng)重視以下問(wèn)題：先對(duì)磨損的軸頸進(jìn)行磨削，然后再配相應(yīng)尺寸的軸承，切不可刮削或鏜削軸承的方式來(lái)配合已磨損的軸頸。在沒(méi)有曲軸磨床且曲軸軸頸磨損屬正常的情況下，可采用過(guò)渡刮削法修配軸承，即選用比軸頸加大一級(jí)的軸承，如果間隙過(guò)小，可使用“壓瓦墊”，然后視情況在兩片軸承分界面附近的工作表面適當(dāng)修刮，但刮削量不得超過(guò)“壓瓦墊”厚度的一半。修刮需分2?3次完成，直到間隙符合規(guī)定為止。

    6.軸承蓋固定螺栓的擰緊力矩

    裝配作業(yè)中，必須以規(guī)定扭矩?cái)Q緊軸承蓋固定螺栓。各缸主軸承蓋的擰緊順序一般為先中間后兩端。6缸直列柴油機(jī)的擰緊順序4—3—5—2—6—1—7。不帶刻度扳手，僅憑感覺(jué)擰緊，這將不同程度地影響軸承間隙。

    本文內(nèi)容來(lái)自《現(xiàn)代零部件》雜志2007年第1期