轴瓦损坏

2024-06-28

轴瓦损坏（共3篇）

轴瓦损坏篇1

在发动机修理中, 常见曲轴轴瓦烧熔、合金层剥落掉块、擦伤等损伤。轴瓦损坏的原因有很多, 有统计表明, 轴瓦因润滑不良而损坏的占12.5%, 因混入杂质而损坏的占41.5%, 因装配精度不够而损坏的占24%, 因工作负荷过大而损坏的占15%, 因腐蚀气蚀而损坏的占6%, 因其它原因而损坏的占1%。在结构设计合理, 材料选择正确的情况下, 轴瓦的损坏大多是由于装配和使用不当引起的。下面以485柴油机轴瓦损坏主要形式及其原因进行分析, 以便采取有效的预防措施, 延长轴瓦的使用寿命。

一、轴瓦烧熔

1.损坏特征

轴瓦烧熔主要是由于润滑油不能到达轴瓦与轴颈之间, 使曲轴的轴瓦在半干摩擦或干摩擦状态下工作, 造成摩擦和磨损的加剧, 导致发动机轴瓦烧熔。轴瓦烧熔又会使曲轴被轴瓦抱死, 造成严重的机械事故。

2.损坏原因

(1) 发动机超负荷工作。

发动机长时间处于超负荷运行状态, 润滑油温度增高, 粘度下降, 导致机油压力偏低, 轴和轴瓦之间润滑油膜不易形成, 摩擦产生的热量不能被带走, 造成摩擦加剧, 轴瓦发生粘着磨损而烧熔。

(2) 冬季启动操作不当。

冬季由于环境温度低, 机油粘度大, 轴和轴瓦之间的润滑油膜还没有形成, 快速强行启动发动机, 引起轴瓦烧熔。

(3) 机油质量差。

润滑油质量差或油底壳内进水或漏进柴油使机油变质, 润滑油工作时难以形成良好的油膜, 引起发动机轴瓦烧熔。

(4) 机油数量不足。

润滑油管路堵塞、滤清器严重堵塞、机油泵损坏等, 使机油缺少, 润滑冷却强度不够, 造成发动机工作时轴瓦温度迅速升高, 轴瓦和轴颈发生膨胀变形, 间隙消失, 金属直接接触而烧瓦。

(5) 轴承间隙过小。

在发动机装配时, 轴颈和轴瓦配合间隙是有严格规定的。轴瓦和轴颈间隙过小会限制润滑油流动, 润滑油难以对工作中的轴瓦进行润滑, 摩擦热不能很好地被带走, 使轴瓦和轴颈发生热变形而发生烧瓦故障。

二、合金层剥落掉块

1.损坏特征

轴瓦合金剥落掉块的实质是轴瓦工作表面上出现空洞。此时, 在使用后的合金表面既可能出现平行状、鳞片状或网状剥落, 也可能使合金呈点状、块状或片状掉块。

2.损坏原因

(1) 修理不当

①轴颈与轴瓦配合不良或轴颈的圆柱度偏差过大, 易引起轴瓦局部表面压强增高, 散热不良, 从而使轴瓦中部易产生轴向裂纹。随之会引起合金成块不整齐的局部脱落。

②连杆弯曲。装配时, 若连杆的中心线直线度超差, 负荷不能均匀地分配在轴瓦的表面上, 柴油机经过一段时间工作后, 即可能发生局部掉块。

③轴瓦与座孔贴合度差。按使用要求, 轴瓦与座孔之间的贴合度不应小于86%, 且不贴合处分散两处以上。否则将影响热量的传出, 并导致轴瓦合金的疲劳微裂和剥落。

(2) 使用不良

因经常性在低速或怠速情况下超负荷运转, 引起轴瓦过热, 迫使金属材料产生疲劳, 导致轴瓦合金从轴瓦表面破碎脱落。

三、擦伤

1.损坏特征

轴瓦内圆表面出现沿轴瓦圆周方向成线状或带状的拉痕。它是一种不均匀的磨损, 往往由异物造成。试验结果表明, 异物颗粒大于8 μm就能引起磨损。线状拉痕的长度与深度及异物的行走途径, 随实际使用情况而变化。

当合金层表面存在埋藏的异物时, 其凸出高度超过油膜厚度时, 便会与轴发生摩擦。该处的表面金属分子产生位移并脱离金属层。随着运动的继续, 则会出现异物的嵌入、移动、压碎、压合和焊合等现象。异物若为润滑油带走, 则在轴瓦合金层形成点状伤痕。有时异物随轴一起回转, 则划伤轴瓦表面形成线状拉痕。虽然拉痕是一种局部磨损现象, 但由于凹孔和拉槽使润滑油膜变薄或破坏, 导致轴瓦早期磨损失效。

2.损坏原因

(1) 润滑油不清洁。

当柴油机润滑油长时期不更换时, 必导致油中含较多的机械杂质。混在机油内或附在轴瓦表面上的硬质异物颗粒, 不仅会像磨料一样加速轴颈和轴瓦的磨损, 且会嵌在轴瓦的软质材料里, 使轴瓦本身成为一块“磨板”, 进一步加速轴颈的磨损。

(2) 装配轴瓦时混入异物。

新的轴瓦上涂有防锈油, 目的是保护轴瓦不锈蚀, 防锈本身对轴瓦无害, 但是, 由于轴瓦在保管时防锈油上容易粘附大量灰尘和异物, 因此, 在轴瓦装配时必须清洗干净, 否则将造成磨损。

(3) 轴瓦表面或轴颈表面粗糙。

由于修理质最不高, 使轴瓦与轴颈表面粗糙度过大, 均会导致轴瓦与轴颈的刮伤。有的轴颈表面加工不良, 呈凸凹不平状态, 柴油机工作时破坏了润滑油膜, 并擦伤了轴瓦表面。

(4) 轴颈与轴瓦配合间隙小。

修理装配时轴瓦与轴颈的配合间隙小, 容易引起两个工作表面直接摩擦, 并无足够润滑油量, 摩擦而产生的热量也不易散出, 使轴瓦表面产生起线拉毛。

发动机轴瓦异常损坏分析及维修篇2

1. 轴瓦的材质

为了保证轴颈不致过早磨损, 对轴瓦所用的材料有特殊的要求。常用轴瓦材料如下:

(1) 灰铸铁。耐磨性及硬度很好, 这类材料应用较少, 仅适用于轻载、低速和不受冲击的场合。

(2) 青铜。耐磨性较好, 能在较高温度下工作, 常用中速重载、低速重载发动机。

(3) 青铜轴瓦加浇硬铅。用硬铅浇在轴瓦内, 适用于摩擦, 不伤转动轴颈。遇到缺油过热时, 硬铅慢慢熔化, 但仍不妨碍运转, 不会使转动轴颈受损伤, 而且浇铅换修方便, 应用广泛。

2. 轴瓦异常损坏的原因

发动机运行一段时间后, 在曲轴轴颈和轴瓦表面形成圆周形沟槽纹状, 机油里附有一定数量的粉状轴瓦合金或其他种类金属和非金属杂物。这表明轴瓦工作表面合金脱落, 造成这种现象的主要原因是:

(1) 维护保养不良:缺乏润滑油或润滑油过稀、变质, 没有定期更换。机油中含有水分时产生气泡, 当高速高负荷运转时, 油压、油量、黏度下降, 会造成轴瓦表面与轴颈瞬时缺油且反复出现。轴承 (瓦) 表面与轴颈相互频繁接触, 虽然每次发生的金属间直接接触情况并不严重, 持续时间也不长, 但每次接触都或多或少地会使金属表面被磨掉, 轴承间隙逐渐增大, 当累计磨损量超过极限间隙时, 润滑油不能保持, 液体润滑条件被破坏。

(2) 轴颈表面粗糙度差, 或未按规范要求进行磨合, 磨合期间高速重载, 使轴瓦表面被拉伤。

(3) 发动机装配前零件表面未清理干净。柴油机气缸体、曲轴等零件在加工过程中金属屑等杂质遗留在气缸体、曲轴、机油泵、油道孔中, 装配前气缸体内壁上未被彻底清洗掉的金属屑、型砂, 及装配时未清洗干净而残留在柴油机内部的粉尘、杂质等随润滑油流入, 粘附于轴瓦配合面而拉伤其表面。

(4) 曲轴轴瓦出厂前, 在轴瓦表面刷涂了一层防锈油。装配前要先清洗掉防锈油, 避免柴油机工作时防锈油受热稀释与柴油机润滑机油混合在一起, 增加了机油里的杂质, 加速了机油的变质。

(5) 轴瓦选配不适, 瓦盖螺母扭矩过大, 轴颈与轴瓦之间配合间隙过小, 不能存留充足的润滑油, 不能形成油膜, 造成局部干摩擦。

3. 轴瓦的拆卸

拆卸轴瓦时, 首先应把端盖油箱内的机油倒出。对于套筒式轴承, 应仔细检查外面的紧固螺钉, 把它松脱, 然后把端盖的止口面向上平放。有些套筒轴承凸缘在端盖内侧, 止口面就得向下, 但端盖下面需垫套管。套筒轴承油环槽内的油环应该放在套筒轴承的外面, 不然会折断油环或卡住套筒轴承。用钢棒或铜棒顶住套筒轴承的内圈, 用手锤把轴承敲出, 不能用粗糙的铁棒敲打轴承。

4. 修理

轴瓦的镗削应该在装配后进行, 即连杆轴瓦装在连杆大端座孔, 主轴瓦装入气缸体主轴承座孔后镗削, 这样可以减少装配偏差及相对位置偏差的影响。

镗瓦一般在专用镗瓦机上进行, 镗削高锡铝合金轴瓦时, 可将镗瓦机的传动皮带轮更换二对, 使其传动比减少, 转速增加到800 r/min。为了提高轴瓦的镗削精度和表面粗糙度, 一般采用小的进刀量和切削深度, 让切屑的截面小, 切削力及产生的热量减少。一般切削速度应在400~600 m/min以上;进刀量为0.02~0.10 mm/r, 切削深度为0.05~0.25 mm较为适宜。

轴瓦镗好之后须在孔壁上开油槽, 使润滑油流到轴颈的周围。油槽可以在车床上车出或用手工凿出。油槽的形状有螺纹、斜纹、曲纹等多种。开油槽时应注意以下两个问题:

(1) 油槽开在轴承内壁受轴压力的部分。 (2) 油槽不应开在轴承的边缘, 以免漏油。

轴瓦损坏篇3

关键词：轴瓦,失效,案例分析

2010年9月底襄樊用户投诉两套康明斯连杆瓦损坏,根据寄回的实物对损坏失效的原因分析如下:

1 损坏瓦外观及失效特征

1.1 第一套损坏瓦形貌特点(1～6上、下)

12片瓦全部损坏:合金面严重磨损,其中6片受力的上瓦有五片约50%合金面露出铜铅合金,-片约70%露出铜铅合金,有几片合金出现疲劳剥落。6片非受力下瓦局部露出合金.值得注意的是磨损严重露出合金的部位都在无定位唇瓦口一边(见图1)。

12片瓦背的特征为:全部与座孔接触不良,中间部位均未与座孔接触,只有四周局部接触并因摩擦而闪闪发亮(见图2);

受力上瓦中两片发生双裂纹断裂,一片:(1上)已完全断掉,-片(2上)虽已裂透但尚未断开,还有-片(3上)已出现一段肉眼可见而旡法用照片显示的穿透性裂纹(见图1及图2)

上下瓦均严重偏磨,露出合金部位均在无定位唇的瓦口一边

1.2 第二套损坏瓦形貌特点(A～F上、下)

12片均严重磨损而露铜。其中6片受力上瓦露铜面积-片约40%,-片约55%,-片约60%,-片约70%,二片约75%,6片非受力下瓦局部露铜,其中两片对角露铜。同样值得注意的是露出合金的部位也都在无定位唇瓦口一边(见图4)。

从瓦背看除两片外大多与座孔贴合比第-套好,但有的接触不夠均匀;基本上没有摩擦造成的強烈高光反射区。也未见裂纹(见图5)。

1.3 损坏特征类型判定;

根据上述外观特点,对损坏特征型判定如下:第一套瓦存在三种损坏特征:a重度接触磨损,b严重偏磨c瓦背严重微动磨损;

第二套瓦存在两种损坏特征:a重度接触磨损,b严重偏磨。

2 壁厚测量数据

为了分析原因,进一步对用户返回的部分未装用新瓦和两套损坏瓦作了壁厚测量。

2.1 返回的10片未装用新瓦壁厚测量结果

(见表1)

2.2 第一套损坏瓦壁厚测量结果

(见表2)

2.3 第二套损坏瓦壁厚测量结果

(见表3)

3 损坏失效的原因分析

3.1 两套瓦严重接触磨损的原因

从磨损形貌特征看,产生严重接触磨损的原因是配合间隙过小,造成油膜消失和严重润滑不良,形成轴颈与轴瓦表面直接接触,使轴瓦表面的软镀层迅速磨掉,轴颈与硬度高的铜铅合金直接接触,因强烈摩擦而温度急剧升高,造成合金机械性能下降,严重部位合金因疲劳而出现网状裂损脫落.

造成间隙过小的可能原因包括座孔过小、轴颈过大和轴瓦超厚。但作为修理发动机,前两项可以排除,最大可能便是轴瓦壁厚超厚。

从返回的10片瓦测量结果(表1)可见,它们都是标准壁厚,符合1.955至1.968mm的规定范围,个别还比下限小1至2μm.不存在超厚的问题,因此,如果装用这样的轴瓦不可能造成油隙减小。

而从两套损坏瓦壁厚实测结果(表2及表3)可见,第一套12片中有1 1片超过标准级上限1.968mm,只有-片最大厚度为标准等级上限1.968mm,最厚的(局部未磨损处)达1.988mm;第二套12片有9片超过了标准级的上限.所以我们完全有理由认为,这两台发动机为正常曲轴而误装了用户有少量订货的加厚0.02mm(1.975～1.988mm)的非标准厚度轴瓦。

据查,该机型连杆大端孔为Φ73至Φ73.013mm,曲柄销直径为Φ69.013至Φ69.026mm,按标准瓦厚1.955至1.968mm计算:

最大直径间隙δmax=73.013-69.013-2×1.955=0.09 mm

最小直径间隙δmin=73.000-69.026-2×1.968=0.035mm

若误用非标瓦后,

最大直径间隙δmax=73.013-69.013-2×1.975=0.05mm

最小直径间隙δmin=73.000-69.026-2×1.988=-0.005mm,即出现负间隙

显然,误装加厚0.02mm的非标瓦后,直径间隙大大减小甚至可能出现无间隙的情况。从而不可避免地造成润滑油膜消失的干摩擦状态,使轴和瓦之间形成金属对金属的直接接触,磨损之剧烈可想而知。

3.2 两套瓦严重偏磨的可能原因

平切口连杆瓦正常磨损部位应基本按轴瓦圆弧中心对称分布,但这两台车轴瓦的磨损部位却都全部偏向无定位唇的瓦口一边,有定位唇瓦口的-边甚至根本没有擦到,这种情况显然极不正常.造成这种情况可能有几方面原因:

一种可能是连杆大端孔存在严重变形.无定位唇-边向内偏缩。如第-套瓦有的瓦背上出现间断斜条纹状痕迹,说明大端孔曾因状态不好被用力砂修过;

二种可能是大端孔中心相对于小端孔和杆身中心向有定位唇-边偏斜。第二套瓦有两片呈对角磨损露铜,证明连杆身出现了扭曲,说明两套连杆状态较差;

三种可能是旋紧螺栓不得法,不是左右交替逐渐扳紧,而是先将无定位唇一边紧死再去紧固另一边。这会造成轴瓦无定位唇一边间隙消失。

3.3 第一套瓦中出现三片裂损的可能原因

失效分析的常识告诉我们:钢背断裂的原因多半是装配应力不足,造成轴瓦定位不牢而在高速转动的轴径作用下作高频微幅摆动,产生“微动磨损”,最终因应力集中而形成裂纹,裂纹不断扩大最后导致断裂。“微动磨损”的典型特征就是瓦背上会留下明显的摩擦痕迹。

从第一套瓦的瓦背上可以明显看出两个特征:

a)瓦背与座孔贴合很差,中间部分因未貼合而保畄了镀锡层的白色,这是因为轴瓦在冲压成型过程中的变形机理会导致瓦背在轴向会产生微量(一般只有2～3个μm)向内弯曲,如果压力合适,在安装时会压平直,不会影响贴合度。生产过程中都已按照规定压力压紧在标准模具中用红丹检查贴合面不少于85%。现在即然瓦背中间未贴合,显然系由于装配力不足而使弯曲未压服。

b)瓦背两端或对应露铜的无定位唇瓦口一边因摩擦而闪闪发亮,显然只有瓦背与座孔之间相对错动才会有摩擦,说明轴瓦沒有被完全紧固和牢固定位。

造成装配应力不足的可能原因主要有三个:

一是轴瓦半径高小于规定值;

二是连杆大端孔大于规定上限或刚度差变形大;

三是连杆螺栓未充分旋紧。

为了弄清是否第一个原因,首先检查轴瓦半径高出度公差a值是否合格。为确保检测数据的真实可靠,我们特地将半径高检验模送浙江省计量局作了计量校准。然后用该模具对所寄回的10片未装用新瓦作了检验,结果如表4。

同时,对用户提供的全部样瓦半径高也作了检查,7片瓦分别为:0.085、0.071、0.070、0.055、0.053、0.082、0.096。

从上述结果可以看出,提供用户的产品同用户提供的样瓦和图纸规定标准(0.035—0.085)都是一致的,而且大多在中、上限,个别还超上限,根本不存在半径高过小的问题。

所以,可以得出结论:可能造成装配应力不足的第一个原因---轴瓦半径高过小问题已经排除。

那么,真正的原因可能就来自后两个方面:

一是连杆大端孔因磨损而变大,并且发生变形使形状变得不规则。

二是组装时大端孔螺栓未充分旋紧,或者采取了先将无定位唇边紧死然后再紧另一边的做法,如果是这样,不仅不能将轴瓦可靠固紧,从而引起“微动磨损”。而且会使先紧的一边直径内缩,使半边间隙消失,从而导致严重偏磨。