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首頁 > 發(fā)動機(jī)滑動NSK軸承的技術(shù)分析
一臺發(fā)動機(jī)上的滑動NSK軸承有很多種，無論是襯套還是軸瓦都屬于滑動NSK軸承。為了保證發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，這些滑動NSK軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)間隙要求也是很高的。發(fā)動機(jī)滑動NSK軸承的故障原因都可以歸根于：潤滑臨界狀態(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，都會導(dǎo)致滑動NSK軸承的損壞。根據(jù)美國康明斯發(fā)動機(jī)故障分析一書中統(tǒng)計，造成滑動NSK軸承損壞的主要原因有四個方面。這四個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％。
從這個統(tǒng)計比例數(shù)中我們可以看出，清潔度對NSK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)動機(jī)組裝時保證零件的清潔度只是一個方面，另一方面是發(fā)動機(jī)在使用過程中。操作員和維修員一定要按規(guī)定正確地使用及時的保養(yǎng)檢查，特別是長期在塵土飛揚(yáng)和化工原料的環(huán)境下工作的發(fā)動機(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)動機(jī)的使用壽命。發(fā)動機(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、因清潔度問題造成的故障：
1、微小顆粒異物對軸瓦造成的磨傷：
當(dāng)機(jī)油濾芯中和發(fā)動機(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，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)動表面造成的，雖然對軸瓦沒有造成嚴(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，軸也會受到嚴(yán)重的損傷，所以必須根據(jù)故障的原因及時地排除，避免造成零件的損壞。故障排除后發(fā)動機(jī)軸瓦的使用壽命不能按正常磨損的使用時間計算，因?yàn)槌霈F(xiàn)一次微小顆粒的異常磨損量相當(dāng)于發(fā)動機(jī)正常使用2500小時的磨損量。
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，有無破裂和松動，同時檢查濾芯有無松動、紙芯有無破裂。無論是維修還是保養(yǎng)整個進(jìn)氣系統(tǒng)的檢查是非常重要的，必須確?？煽啃?。二是潤滑油被污染后加入發(fā)動機(jī)或機(jī)油及濾芯使用時間過長全部機(jī)濾芯被堵塞，則使各潤滑表面的機(jī)油未經(jīng)濾清就直接進(jìn)入濾芯。三是燃油供油量過大燃燒不完、噴嘴滲漏，造成燃油滲入曲軸箱，同時一些雜質(zhì)隨燃油進(jìn)入曲軸箱和機(jī)油混合在一起降低潤滑效果。因此發(fā)動機(jī)在使用中要注意觀察發(fā)動機(jī)的排煙和運(yùn)轉(zhuǎn)情況，如有異常要及時查清原因進(jìn)行修復(fù)或更換。四是發(fā)動機(jī)組裝時，內(nèi)部零件的清潔度差。在維修和保養(yǎng)發(fā)動機(jī)時，一定要注意零件的清潔，安裝時要注意防止再污染，確保安裝后內(nèi)部的清潔度。
無論是哪一種原因，在排除故障后都必須更換發(fā)動機(jī)機(jī)油和機(jī)濾芯。維修后的發(fā)動機(jī)啟動空運(yùn)轉(zhuǎn)兩小時停止運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢查，機(jī)油中沒有合金粉末，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 60～120小時運(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)潤滑油對軸瓦造成的損壞：
在機(jī)油濾芯中和發(fā)動機(jī)油底殼中發(fā)現(xiàn)有較大顆粒的合金塊或薄片時，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)使用會造成更多的零件損壞。
較大顆粒進(jìn)入的原因：安裝時零件沒有清洗干凈，如加工連桿襯套內(nèi)孔時產(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)動面相關(guān)的加工件的加工毛刺翻邊未清除、安裝軸瓦時粘有較大顆粒的異物或軸的表面被碰傷。這些現(xiàn)象對軸瓦造成的損壞都是很嚴(yán)重的。所以在維修安裝時要認(rèn)真仔細(xì)的清理清洗和檢查。
劣質(zhì)潤滑油的潤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)動表面溫度過高造成軸瓦的合金熔化而損壞，同時劣質(zhì)潤滑油的雜質(zhì)較多機(jī)油濾芯很快被堵塞，含有雜質(zhì)的潤滑油不經(jīng)濾清直接進(jìn)入運(yùn)動表面，進(jìn)一步加速了軸和軸瓦的損壞。所以購買和更換潤滑油時一定要按規(guī)定嚴(yán)格地控制潤滑油的質(zhì)量，按規(guī)定選用潤滑油。
3、不移動異物對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)動表面就會產(chǎn)生凸點(diǎn)，當(dāng)軸運(yùn)轉(zhuǎn)時，異常磨損就會從凸點(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)動面和軸之間，安裝后就會嵌入軸瓦的合金層中，運(yùn)轉(zhuǎn)時在損壞軸的同時也損壞軸瓦；軸和瓦及安裝孔等與其相關(guān)的零件如有碰磕凹凸點(diǎn)都會對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)場必須遠(yuǎn)離有塵土飛揚(yáng)和有碎屑飛濺的場地；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，同時在裝配中使用的潤滑油要清潔，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、潤滑系統(tǒng)的原因造成軸和軸瓦的損壞及損傷：
1、潤滑效果不良造成的損壞和損傷現(xiàn)象：
軸和軸瓦的潤滑效果達(dá)不到要求時，會出現(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因直接接觸產(chǎn)生干摩擦而導(dǎo)致運(yùn)動表面的損傷和損壞，此時的軸表面呈藍(lán)色。如果潤滑油失效或壓力建不起來，運(yùn)動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，及時停機(jī)就產(chǎn)生“抱瓦”的現(xiàn)象，不及時停機(jī)就會造成更嚴(yán)重的零件損壞。
產(chǎn)生的原因：機(jī)油油面過低或潤滑油道破裂；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)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時間過長；發(fā)動機(jī)起動后不經(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)動機(jī)內(nèi)的熱量沉積，溫度升高；沒有按規(guī)定選用標(biāo)準(zhǔn)油和定期地更換油。
2、潤滑油中有水，造成軸和軸瓦的損壞和損傷：
潤滑油中的水分對軸和軸瓦的損傷是比較嚴(yán)重的，因?yàn)樗畷節(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)動機(jī)機(jī)油散熱器損壞，油水混合；加潤滑油時有水進(jìn)入或加油口及油尺密封不良，沖洗車和下雨時水進(jìn)入曲軸箱；燃料中有水進(jìn)入曲軸箱。所以在每次啟動發(fā)動機(jī)前，一定要檢查潤滑油的油面和油質(zhì)，這是必須做到的。
3、潤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，會使?jié)櫥妥兿?，油膜變薄降低潤滑效果，同時對軸和軸瓦造成腐蝕。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)會對軸的表面造成嚴(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；怠速動轉(zhuǎn)時間過長，發(fā)動機(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、在沒有手動潤滑設(shè)備的情況下，安裝發(fā)動機(jī)時要在各軸和軸瓦的運(yùn)動表面涂與使用標(biāo)號相同的清潔潤滑油，發(fā)動機(jī)安裝后，初次啟動前先關(guān)閉燃油開關(guān)，用啟動機(jī)帶動發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)幾次，當(dāng)發(fā)動機(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，啟動發(fā)動機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)觀察。
B、發(fā)動機(jī)長期存放后，初次啟動時也要經(jīng)過啟動機(jī)帶動空轉(zhuǎn)后，再進(jìn)行啟動。
C、必須按規(guī)定的時間對發(fā)動機(jī)進(jìn)行保養(yǎng)、檢查、更換潤滑油和濾芯。
D、發(fā)動機(jī)的潤滑油油面，必須在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，潤滑油和加油用工具必須清潔，防止任何污物和水的進(jìn)入，同時保證發(fā)動機(jī)各部的密封效果。
E、避免發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時間過長，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不能超過5分鐘。
F、發(fā)動機(jī)啟動后必須經(jīng)過中速升溫運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)水溫升至70℃以上時再投入使用。
G、發(fā)動機(jī)結(jié)束長時間全負(fù)荷工作后，不能馬上停機(jī)，必須讓發(fā)動機(jī)空載中低速動轉(zhuǎn)15分鐘后才能停機(jī)，否則內(nèi)部的熱量就散不出來。
三、不正確使用造成的損壞和損傷：
1、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時間長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)動機(jī)怠速動轉(zhuǎn)時間過長，發(fā)動機(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，破壞了潤滑油的油膜降低潤滑效果。同時怠速動轉(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，在損傷的同時產(chǎn)生磨屑加速軸和軸瓦的磨損和損壞。防止這類問題的發(fā)生就要按操作規(guī)程，每次啟動發(fā)動機(jī)后怠速運(yùn)轉(zhuǎn)不能超過5分鐘，發(fā)動機(jī)空載運(yùn)轉(zhuǎn)不能低于850轉(zhuǎn) /分。
2、發(fā)動機(jī)長時間工作后就停機(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)動機(jī)在長時間較大負(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)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，冷卻系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)都停止了工作，熱量散不出去而使相關(guān)零件溫度升高，使各潤滑表面上的油膜破壞，當(dāng)再啟動時，在各潤滑表面的油漠還沒有形成時，軸瓦的異常磨損已發(fā)生了。特別是對增壓器的滑動NSK軸承損傷更為嚴(yán)重，同時過高的溫度會造成軸孔的變形，破壞運(yùn)轉(zhuǎn)精度加速發(fā)動機(jī)的損壞。這種現(xiàn)象的發(fā)生對活塞、缸套和缸套密封圈都會造成嚴(yán)重的損傷。因此發(fā)動機(jī)在長時間較大負(fù)荷工作后，要讓發(fā)動機(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)動機(jī)啟動后直接進(jìn)入高速運(yùn)轉(zhuǎn)和全負(fù)荷作業(yè)對軸瓦的損壞或損傷現(xiàn)象：發(fā)動機(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)動機(jī)啟動后未進(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)動機(jī)沒有達(dá)到工作溫度要求時，各部的受力接觸面和運(yùn)轉(zhuǎn)間隙未進(jìn)入最佳狀態(tài)，而且溫度低的潤滑油流動性差，各運(yùn)動表面的熱量不能迅速被潤滑油帶走等原因，就會造成軸瓦的損傷或損壞。外界溫度越低對軸瓦的損傷越嚴(yán)重。防止這類問題的發(fā)生必須按規(guī)定進(jìn)行升溫運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)啟動后進(jìn)行中低速空運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)動機(jī)水溫升至70℃以上時才能投入作業(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NSK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：曲軸的軸向間隙過大或過小，都會造成曲軸止推NSK軸承的損壞。在使用過程中軸向間隙大產(chǎn)生沖擊，軸向間隙小溫度升高都會產(chǎn)生異常磨損而導(dǎo)致第七道主軸瓦的損壞。防止這類問題的發(fā)生，要在發(fā)動機(jī)安裝時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：連桿的變形量超過標(biāo)準(zhǔn)允許范圍；軸瓦蓋螺栓堅固力矩不均勻；安裝時軸瓦單側(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、平衡減震器失效。平衡減震器失效也可造成曲軸斷裂)；軸瓦安裝時定位部分位置未對正或反裝：上下瓦片錯位油孔不暢通。
3、軸瓦背有腐蝕或有微量移動磨痕；軸瓦定位臺損壞軸瓦無規(guī)則的走外圓。
原因是：安裝時為了修正運(yùn)轉(zhuǎn)間隙，銼削了軸瓦的兩面?zhèn)绕矫妫茐牧溯S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)動間隙；軸瓦蓋上的螺栓緊固時，沒有按規(guī)定的方法和力矩緊固。力矩過大或過小及同一瓦蓋上的螺栓緊固力矩不均勻都會引起軸瓦的損壞。
