發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)(潤(rùn)滑)軸承的故障類型分析
臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上的滑動(dòng)軸承有很多種,無(wú)論是襯套還是軸瓦都屬于滑動(dòng)軸承。為了保證發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度,這些滑動(dòng)軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙要求也是很高的。發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)軸承的故障原因都可以歸根于:潤(rùn)滑臨界狀態(tài)和引起破壞運(yùn)轉(zhuǎn)間隙的任何干擾及破壞油膜的任何物質(zhì)。例如安裝調(diào)整不準(zhǔn)確、零件有磕碰損傷和清潔度差、使用方法不正確、有害的化學(xué)反應(yīng)等,都會(huì)導(dǎo)致滑動(dòng)軸承的損壞。根據(jù)美國(guó)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)故障分析一書中統(tǒng)計(jì),造成滑動(dòng)軸承損壞的主要原因有四個(gè)方面。這四個(gè)方面分別占故障的百分比如下:
1、由于清潔方面造成的損壞為45%;
2、由于潤(rùn)滑方面引起的損壞為25%;
3、由于使用方面、安裝方面的損壞為15%;
4、由于表面反應(yīng)和其他方面造成的損壞為15%。
從這個(gè)統(tǒng)計(jì)比例數(shù)中我們可以看出,清潔度對(duì)軸承造成的損壞為主要原因。防止因清潔度差造成損壞的工作是多方面的:在發(fā)動(dòng)機(jī)組裝時(shí)保證零件的清潔度只是一個(gè)方面,另一方面是發(fā)動(dòng)機(jī)在使用過(guò)程中。操作員和維修員一定要按規(guī)定正確地使用及時(shí)的保養(yǎng)檢查,特別是長(zhǎng)期在塵土飛揚(yáng)和化工原料的環(huán)境下工作的發(fā)動(dòng)機(jī),一定要采取措施,防止塵土和化學(xué)氣體的侵蝕,保證發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)中的主軸瓦、連桿瓦表面合金層最軟,承受載荷最大,也最容易損傷,所以下面就以主軸瓦和連桿瓦的表面損壞現(xiàn)象,分析原因,以避免修復(fù)后的故障重復(fù)發(fā)生。
一、因清潔度問(wèn)題造成的故障:
1、微小顆粒異物對(duì)軸瓦造成的磨傷:
當(dāng)機(jī)油濾芯中和發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼放油塞處,最先流出的幾十毫升機(jī)油中,有肉眼能夠直接看清且較多的合金粉末時(shí),軸瓦就已經(jīng)被磨傷。這是由于微小顆粒的雜質(zhì)進(jìn)入軸瓦合金層的運(yùn)動(dòng)表面造成的,雖然對(duì)軸瓦沒(méi)有造成嚴(yán)重的損傷,但是此類現(xiàn)象若繼續(xù)發(fā)展下去,不但軸瓦早期損壞,軸也會(huì)受到嚴(yán)重的損傷,所以必須根據(jù)故障的原因及時(shí)地排除,避免造成零件的損壞。故障排除后發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦的使用壽命不能按正常磨損的使用時(shí)間計(jì)算,因?yàn)槌霈F(xiàn)一次微小顆粒的異常磨損量相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)正常使用2500小時(shí)的磨損量。
微小顆粒進(jìn)入的原因:一是空氣濾清器的濾清效果差或進(jìn)氣系統(tǒng)密封不好,要檢查進(jìn)氣系統(tǒng)各部管路和連接處,有無(wú)破裂和松動(dòng),同時(shí)檢查濾芯有無(wú)松動(dòng)、紙芯有無(wú)破裂。無(wú)論是維修還是保養(yǎng)整個(gè)進(jìn)氣系統(tǒng)的檢查是非常重要的,必須確??煽啃?。二是潤(rùn)滑油被污染后加入發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)油及濾芯使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)全部機(jī)濾芯被堵塞,則使各潤(rùn)滑表面的機(jī)油未經(jīng)濾清就直接進(jìn)入。所以加注潤(rùn)滑油時(shí)要注意油的清潔,配備必要的濾清機(jī)器,同時(shí)按使用規(guī)定及時(shí)的更換潤(rùn)滑油和濾芯。三是燃油供油量過(guò)大燃燒不完、噴嘴滲漏,造成燃油滲入曲軸箱,同時(shí)一些雜質(zhì)隨燃油進(jìn)入曲軸箱和機(jī)油混合在一起降低潤(rùn)滑效果。因此發(fā)動(dòng)機(jī)在使用中要注意觀察發(fā)動(dòng)機(jī)的排煙和運(yùn)轉(zhuǎn)情況,如有異常要及時(shí)查清原因進(jìn)行修復(fù)或更換。四是發(fā)動(dòng)機(jī)組裝時(shí),內(nèi)部零件的清潔度差。在維修和保養(yǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),一定要注意零件的清潔,安裝時(shí)要注意防止再污染,確保安裝后內(nèi)部的清潔度。
無(wú)論是哪一種原因,在排除故障后都必須更換發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油和機(jī)濾芯。維修后的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)空運(yùn)轉(zhuǎn)兩小時(shí)停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢查,機(jī)油中沒(méi)有合金粉末,方可投入半負(fù)荷使用,但是在使用的最初幾天必須注意觀察,經(jīng)過(guò)60~120小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)判定確認(rèn)異常磨損被徹底排除后,再更換機(jī)油,發(fā)動(dòng)機(jī)就可以投入正常使用了。如果異常磨損在繼續(xù)發(fā)展,就必須停止使用進(jìn)行解體檢查和修復(fù)。
2、較大顆粒異物和劣質(zhì)潤(rùn)滑油對(duì)軸瓦造成的損壞:
在機(jī)油濾芯中和發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼中發(fā)現(xiàn)有較大顆粒的合金塊或薄片時(shí),軸和軸瓦已被嚴(yán)重?fù)p傷了,必須立即停機(jī)拆檢和修復(fù),如果繼續(xù)使用會(huì)造成更多的零件損壞。
較大顆粒進(jìn)入的原因:安裝時(shí)零件沒(méi)有清洗干凈,如加工連桿襯套內(nèi)孔時(shí)產(chǎn)生的金屬屑存留在連桿油道內(nèi)、零件及油道內(nèi)粘有切削或泥沙、安裝前清洗不徹底或與運(yùn)動(dòng)面相關(guān)的加工件的加工毛刺翻邊未清除、安裝軸瓦時(shí)粘有較大顆粒的異物或軸的表面被碰傷。這些現(xiàn)象對(duì)軸瓦造成的損壞都是很嚴(yán)重的。所以在維修安裝時(shí)要認(rèn)真仔細(xì)的清理清洗和檢查。
劣質(zhì)潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑效果和散熱效果達(dá)不到要求,使軸瓦和軸磨損加劇,運(yùn)動(dòng)表面溫度過(guò)高造成軸瓦的合金熔化而損壞,同時(shí)劣質(zhì)潤(rùn)滑油的雜質(zhì)較多機(jī)油濾芯很快被堵塞,含有雜質(zhì)的潤(rùn)滑油不經(jīng)濾清直接進(jìn)入運(yùn)動(dòng)表面,進(jìn)一步加速了軸和軸瓦的損壞。所以購(gòu)買和更換潤(rùn)滑油時(shí)一定要按規(guī)定嚴(yán)格地控制潤(rùn)滑油的質(zhì)量,按規(guī)定選用潤(rùn)滑油。
3、不移動(dòng)異物對(duì)軸和軸瓦造成的損壞:
有較大的異物夾在軸瓦和與瓦安裝孔內(nèi)壁之間,軸瓦的運(yùn)動(dòng)表面就會(huì)產(chǎn)生凸點(diǎn),當(dāng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),異常磨損就會(huì)從凸點(diǎn)上開始,而且向周邊擴(kuò)展,造成軸和軸瓦的早期損壞;如有較大異物在軸瓦的運(yùn)動(dòng)面和軸之間,安裝后就會(huì)嵌入軸瓦的合金層中,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在損壞軸的同時(shí)也損壞軸瓦;軸和瓦及安裝孔等與其相關(guān)的零件如有碰磕凹凸點(diǎn)都會(huì)對(duì)軸和瓦造成損壞或損傷。
產(chǎn)生的原因和預(yù)防:軸、軸瓦、軸瓦孔(機(jī)體、連桿)銹蝕產(chǎn)生氧化物或粘有泥沙,安裝前要認(rèn)真檢查清洗,特別是油道和油管內(nèi)腔;安裝現(xiàn)場(chǎng)必須遠(yuǎn)離有塵土飛揚(yáng)和有碎屑飛濺的場(chǎng)地;安裝使用的工具要清潔干凈,并采取必要的保護(hù)措施,以免再次污染,同時(shí)在裝配中使用的潤(rùn)滑油要清潔,防止塵土混入;軸和軸瓦及軸瓦孔的存放和安裝,要保證不與任何金屬物體接觸和不得有任何碰磕操作。
二、潤(rùn)滑系統(tǒng)的原因造成軸和軸瓦的損壞及損傷:
1、 潤(rùn)滑效果不良造成的損壞和損傷現(xiàn)象:
軸和軸瓦的潤(rùn)滑效果達(dá)不到要求時(shí),會(huì)出現(xiàn)多種的故障特征。如機(jī)油壓力低,軸和軸瓦之間的局部就會(huì)因直接接觸產(chǎn)生干摩擦而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)表面的損傷和損壞,此時(shí)的軸表面呈藍(lán)色。如果潤(rùn)滑油失效或壓力建不起來(lái),運(yùn)動(dòng)表面就完全失去了油膜的保護(hù),直接接觸進(jìn)行干摩擦。溫度升高軸瓦的合金層熔化,及時(shí)停機(jī)就產(chǎn)生“抱瓦”的現(xiàn)象,不及時(shí)停機(jī)就會(huì)造成更嚴(yán)重的零件損壞。
產(chǎn)生的原因:機(jī)油油面過(guò)低或潤(rùn)滑油道破裂;吸油濾網(wǎng)、油道、油孔被堵塞;機(jī)油油泵磨損或吸油管路漏氣;壓力調(diào)節(jié)閥、限壓閥損壞;發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng);發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不經(jīng)升溫運(yùn)轉(zhuǎn)就直接進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)和全負(fù)荷作業(yè);全負(fù)荷作業(yè)后,在溫度較高的情況下未經(jīng)空負(fù)荷中低速運(yùn)轉(zhuǎn)降溫就停機(jī),使發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的熱量沉積,溫度升高;沒(méi)有按規(guī)定選用標(biāo)準(zhǔn)油和定期地更換油。
2、潤(rùn)滑油中有水,造成軸和軸瓦的損壞和損傷:
潤(rùn)滑油中的水份對(duì)軸和軸瓦的損傷是比較嚴(yán)重的,因?yàn)樗畷?huì)使?jié)櫥妥冑|(zhì)破壞油膜。軸瓦的合金層表面的摩擦面邊緣出現(xiàn)孔狀灰色物,并在合金面形成黑色的腐蝕物,使軸瓦合金摩擦表面出現(xiàn)不規(guī)則的凹坑和局部的片狀剝落。
產(chǎn)生的原因:缸套密封圈密封不良,冷卻液滲入曲軸箱;發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油散熱器損壞,油水混合;加潤(rùn)滑油時(shí)有水進(jìn)入或加油口及油尺密封不良,沖洗車和下雨時(shí)水進(jìn)入曲軸箱;燃料中有水進(jìn)入曲軸箱。所以在每次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)前,一定要檢查潤(rùn)滑油的油面和油質(zhì),這是必須做到的。
3、潤(rùn)滑油中有燃油引起的軸和軸瓦的損傷:
燃油進(jìn)入曲軸箱后,會(huì)使?jié)櫥妥兿?,油膜變薄降低?rùn)滑效果,同時(shí)對(duì)軸和軸瓦造成腐蝕。軸瓦合金表面呈黑綠色,有輕微的穴蝕。特別是含硫量較高的燃油燃燒后產(chǎn)生的副產(chǎn)品,被燃油帶進(jìn)通風(fēng)不良的曲軸箱后,生成的硫酸物質(zhì)會(huì)對(duì)軸的表面造成嚴(yán)重的穴蝕。
產(chǎn)生的原因:燃油系統(tǒng)的供油量過(guò)大,噴入燃燒室的燃油不能完全燃燒;進(jìn)氣受阻進(jìn)氣量不夠,燃油不能充分的燃燒;噴嘴密封失效燃油滲入曲軸箱;缸蓋內(nèi)燃油道有氣孔砂眼或裂紋;怠速動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),發(fā)動(dòng)機(jī)溫度低燃油不能完全燃燒。
防止?jié)櫥到y(tǒng)引起的軸和軸瓦損壞及損傷必須做到:
A、在沒(méi)有手動(dòng)潤(rùn)滑設(shè)備的情況下,安裝發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)要在各軸和軸瓦的運(yùn)動(dòng)表面涂與使用標(biāo)號(hào)相同的清潔潤(rùn)滑油,發(fā)動(dòng)機(jī)安裝后,初次啟動(dòng)前先關(guān)閉燃油開關(guān),用啟動(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,再接通打開燃油開關(guān),油門定在中低速,啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)觀察。
B、發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期存放后,初次啟動(dòng)時(shí)也要經(jīng)過(guò)啟動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空轉(zhuǎn)后,再進(jìn)行啟動(dòng)。
C、必須按規(guī)定的時(shí)間對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)、檢查、更換潤(rùn)滑油和濾芯。
D、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。
E、避免發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不能超過(guò)5分鐘。
F、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后必須經(jīng)過(guò)中速升溫運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)水溫升至70℃以上時(shí)再投入使用。
G、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)空載中低速動(dòng)轉(zhuǎn)15分鐘后才能停機(jī),否則內(nèi)部的熱量就散不出來(lái)。
三、不正確使用造成的損壞和損傷:
1、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)引起的損壞和損傷現(xiàn)象:軸瓦的表面合金層,被擠壓移位和翻邊及片狀剝落。
原因是:發(fā)動(dòng)機(jī)怠速動(dòng)轉(zhuǎn)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),發(fā)動(dòng)機(jī)處于低于正常工作溫度的情況下運(yùn)轉(zhuǎn),噴入燃燒室內(nèi)的燃油不能完全燃燒,一部分未能燃燒的燃油順缸壁流入曲軸箱,破壞了潤(rùn)滑油的油膜降低潤(rùn)滑效果。同時(shí)怠速動(dòng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速低,機(jī)油泵供油量小,所以就造成軸瓦受力表面與軸的輕微干摩擦,使軸瓦的合金層表面被損傷,在損傷的同時(shí)產(chǎn)生磨屑加速軸和軸瓦的磨損和損壞。防止這類問(wèn)題的發(fā)生就要按操作規(guī)程,每次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)后怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不能超過(guò)5分鐘,發(fā)動(dòng)機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)不能低于850轉(zhuǎn)/分。
2、發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作后就停機(jī)(關(guān)機(jī))引起的損壞和損傷現(xiàn)象:軸瓦合金表面被磨傷,有凹凸不平的表面合金從中間向兩側(cè)移位。
原因是:發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間較大負(fù)荷工作后,內(nèi)部零件都處于最高工作溫度狀態(tài),特別是燃燒室部分處于高溫,發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后,冷卻系統(tǒng)和潤(rùn)滑系統(tǒng)都停止了工作,熱量散不出去而使相關(guān)零件溫度升高,使各潤(rùn)滑表面上的油膜破壞,當(dāng)再啟動(dòng)時(shí),在各潤(rùn)滑表面的油漠還沒(méi)有形成時(shí),軸瓦的異常磨損已發(fā)生了。特別是對(duì)增壓器的滑動(dòng)軸承損傷更為嚴(yán)重,同時(shí)過(guò)高的溫度會(huì)造成軸孔的變形,破壞運(yùn)轉(zhuǎn)精度加速發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞。這種現(xiàn)象的發(fā)生對(duì)活塞、缸套和缸套密封圈都會(huì)造成嚴(yán)重的損傷。因此發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間較大負(fù)荷工作后,要讓發(fā)動(dòng)機(jī)空載中低速運(yùn)轉(zhuǎn)10分鐘以上,內(nèi)部溫度降低以后再停機(jī)。
3、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后直接進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)和全負(fù)荷作業(yè)對(duì)軸瓦的損壞或損傷現(xiàn)象:發(fā)動(dòng)機(jī)第七道和第六道主軸瓦嚴(yán)重磨損,其它軸瓦有損傷。
原因是:發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后未進(jìn)行空載升溫運(yùn)轉(zhuǎn),就投入高速運(yùn)轉(zhuǎn)和全負(fù)荷作業(yè)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有達(dá)到工作溫度要求時(shí),各部的受力接觸面和運(yùn)轉(zhuǎn)間隙未進(jìn)入最佳狀態(tài),而且溫度低的潤(rùn)滑油流動(dòng)性差,各運(yùn)動(dòng)表面的熱量不能迅速被潤(rùn)滑油帶走等原因,就會(huì)造成軸瓦的損傷或損壞。外界溫度越低對(duì)軸瓦的損傷越嚴(yán)重。防止這類問(wèn)題的發(fā)生必須按規(guī)定進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn),發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)行中低速空運(yùn)轉(zhuǎn),當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫升至70℃以上時(shí)才能投入作業(yè)。
4、由于調(diào)整和操作失誤引起軸瓦損傷或損壞的現(xiàn)象:曲軸止推軸承(止推環(huán))嚴(yán)重磨損或損壞,第七道主軸瓦損壞。
原因是:曲軸的軸向間隙過(guò)大或過(guò)小,都會(huì)造成曲軸止推軸承的損壞。在使用過(guò)程中軸向間隙大產(chǎn)生沖擊,軸向間隙小溫度升高都會(huì)產(chǎn)生異常磨損而導(dǎo)致第七道主軸瓦的損壞。防止這類問(wèn)題的發(fā)生,要在發(fā)動(dòng)機(jī)安裝時(shí)必須保證曲軸的軸向間隙在0.18~0.35mm的標(biāo)準(zhǔn)范圍。
四、安裝不正確引起軸瓦損壞或損傷的現(xiàn)象:
1、個(gè)別軸瓦單側(cè)磨損嚴(yán)重,瓦合金表面磨傷。
原因是:連桿的變形量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)允許范圍;軸瓦蓋螺栓堅(jiān)固力矩不均勻;安裝時(shí)軸瓦單側(cè)背面被碰傷;軸瓦安裝位置不準(zhǔn)確和上下不對(duì)中。
2、七道軸瓦單側(cè)磨損嚴(yán)重,中間軸瓦比兩端軸瓦磨損更嚴(yán)重。
原因是:軸瓦孔變形有錐度;曲軸彎曲(造成曲軸彎曲的原因是:運(yùn)轉(zhuǎn)間隙不均勻、相關(guān)零件磨損嚴(yán)重或損壞產(chǎn)生的振動(dòng)、平衡減震器失效。平衡減震器失效也可造成曲軸斷裂);軸瓦安裝時(shí)定位部分位置未對(duì)正或反裝:上下瓦片錯(cuò)位油孔不暢通。
3、軸瓦背有腐蝕或有微量移動(dòng)磨痕;軸瓦定位臺(tái)損壞軸瓦無(wú)規(guī)則的走外圓。
原因是:安裝時(shí)為了修正運(yùn)轉(zhuǎn)間隙,銼削了軸瓦的兩面?zhèn)绕矫?,破壞了軸瓦與軸孔的彈性接觸力;軸瓦蓋裝反,改變了軸瓦與軸的接觸面積和運(yùn)動(dòng)間隙;軸瓦蓋上的螺栓緊固時(shí),沒(méi)有按規(guī)定的方法和力矩緊固。力矩過(guò)大或過(guò)小及同一瓦蓋上的螺栓緊固力矩不均勻都會(huì)引起軸瓦的損壞。
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