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安装错误引起轴瓦早期失效的现象、原因及纠正

安装对于轴瓦来说也是非常重要的环节,如果安装错误会引发出一些列的失误发生,最终导致轴瓦早期失效无法使用,常见安装错误导致轴瓦失效的一些现象有:轴向间隙不足等,为了让大家对安装错误导致轴瓦失效的一些现象原因有更多的了解,中华轴承网(简称:华轴网)分享如下:

1、轴向间隙不足

现象:轴瓦边缘和在内表面曲轴高载荷端过度磨损,其他部分正常磨损,在磨损区域,产生熔化和抗摩擦金属合金剥落(如图1所示)。

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图1 熔化和抗摩擦金属合金剥落

原因:由于轴瓦安装不正确,例如曲轴压在轴瓦边缘,导致轴瓦在轴向上间隙不足。从某种程度上说,引起了摩擦和润滑油膜缺乏,导致温度上升,直到铅从铜合金层上分离,这些区域完全被损坏。

纠正:按照发动机制造商规定的装配间隙正确安装轴瓦,检查发动机与变速器之间的连接位置是否正确。

2、固体杂质侵入轴瓦表面

现象:外界杂质侵入轴瓦的抗摩擦合金层,导致合金层移位,轴瓦表面也会出现刮伤(如图2所示)。

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图2 合金层移位且轴瓦刮伤

原因:润滑油中的灰尘、污垢、磨屑以及金属颗粒吸附在轴瓦表面上,使抗磨合金材料移位。这些合金材料或微粒到达曲轴上,引起局部摩擦,从而破坏了润滑油膜。在解体发动机的维修工作中,装机前或装机后,发动机各部件清洗不彻底,将会遗留杂质在发动机内部。金属元件磨损后也会使发动机各部件的工作环境恶化。

纠正:安装新轴瓦或进行其他发动机维修工作时,应仔细清洗各部件;如果有必要,研磨曲轴;按照规定的里程或时间间隔更换发动机油和滤清器,保持滤清器和曲轴箱的清洁。

3、固体杂质侵入轴瓦背面/内腔

现象:轴瓦合金表面有局部磨损,轴瓦背面有少量杂质侵入引起的磨损痕迹(如图3所示 )。

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图3 轴瓦背面有杂质侵入

原因:轴瓦内腔及背面有杂质,导致接触面不充分并减弱了热量传递。这些区域的热量和局部载荷使轴瓦疲劳强度上升,导致轴瓦材料分离。

纠正:在安装新轴瓦之前,仔细清洗轴瓦内腔,去除所有毛刺、灰尘以及固体颗粒。检查曲轴颈部,如果有必要,应重新研磨曲轴。

4、轴瓦安装腔呈椭圆形

现象:轴瓦两端的额边缘附近区域过度磨损(如图4所示)。

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图4 轴瓦两端过度磨损

原因:由于连杆在交替负荷下发生弯曲,轴瓦的安装腔变成椭圆形,导致轴瓦也有形成这种形状的趋势(如图5所示),因此轴瓦内表面形成椭圆形。由于内腔变形,轴瓦的分隔间隙明显减小,这将导致抗摩擦合金与曲轴颈部之间的金属发生撞击。

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图5 轴瓦有椭圆的趋势

纠正:检查轴瓦安装腔的形状,如果超过规定,需要修复或更换连杆。检查曲轴颈部,如果有必要应研磨曲轴颈部。

5、轴瓦半径高度不足

现象:轴瓦背面或某些表面可见一些光亮区域(抛光区域),也包括分隔区表面(如图6所示)。

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图6 轴瓦背面可见光亮区域

原因:连杆螺栓的紧固力矩不够,必要的径向压力难以形成,使得轴瓦难以保持在安装腔内(如图7所示)。由于轴瓦与安装腔接触面不充分,导致轴瓦与连杆之间的热量传递困难,同时因轴瓦跳动而出现的其他磨擦使得热量增加。导致轴瓦高度不足的原因主要有以下几点:轴瓦经过重新加工;由于轴瓦与安装腔之间存在灰尘或毛刺,导致轴瓦远离内腔;连杆螺栓紧固力矩不足;连杆螺栓与螺孔端部干涉;轴瓦安装腔的尺寸超过规定。

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图7 轴瓦在安装腔内转动

纠正:在紧固连杆螺栓之前,应清洗连杆座和轴瓦表面;检查轴瓦内腔尺寸和整体情况,如果有必要应进行修整;按照发动机制造商的推荐值紧固连杆螺栓。

6、轴瓦分隔区域附近磨损

现象:两片轴瓦分隔区域附近过度磨损(如图8所示)

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图8 轴瓦分隔区域附近过度磨损

原因:在将轴瓦装入连杆内腔时,两片轴瓦分隔区域表面有凸出。当拧紧连杆螺栓时,轴瓦凸出的部分将压在曲轴表面上,从而产生很 大的径向接触压力。图9展示了因轴瓦高度过高,产生的径向接触压力使两片轴瓦分隔区域变形。轴瓦分隔表面重新加工过,或连杆螺栓紧固力矩过大是造成这种现象的最常见原因。

安装错误引起轴瓦早期失效的现象、原因及纠正

图9 轴瓦半径高度过高

纠正:如果轴瓦分隔区、缸体或连杆内腔被研磨过,应重新加工连杆内腔来获取内腔圆度;在检查扭矩扳手对螺栓的扭紧力矩后,还应该利用普鲁士蓝或内径量规检查椭圆公差是否在允许的极限范围内;必须遵照推荐的紧固力矩拧紧螺栓和螺母。

7、轴瓦对应面磨损

现象:两片轴瓦的对应面出现对称过度磨损(如图10所示)。

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图10 对称过度磨损

原因:连杆弯曲或扭曲(如图11所示),连杆内腔错位,从而产生高压力区域,甚至可能使轴瓦和曲轴颈部发生金属撞击。强迫安装活塞销,使用虎钳或液压机不正确地安装连杆,然后拧紧连杆螺栓时可能造成连杆弯曲。

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图11 连杆弯曲或扭曲

纠正:检查连杆,如果有必要应更换,避免扭转载荷加载在连杆上。

8、轴瓦分隔区域对称面磨损

现象:两片轴瓦接近分隔区域的对称面上过度磨损(如图12所示 )

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图12 对称面上过度磨损

原因:轴瓦顶部移位,迫使两片轴瓦的一边靠在曲轴上(如图13所示 )。拧紧螺栓时,扭矩不足;轴瓦错位;孔、销或其他中心位置改变;曲轴在磨削过程中,中心移位;多次重复使用了连杆螺栓。

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图13 两片轴瓦的一边靠在曲轴上

纠正:选择正确的螺栓紧固力矩,并采用多次紧固的方式交替拧紧螺栓,以使轴瓦处于正确的位置;确保连杆座的安装方向和轴瓦的安装位置正确;检查轴瓦的定位机构是否改变或损坏,如果有必要应更换;遵照发动机制造商的建议更换连杆和螺栓;根据发动机制造商的规定加工曲轴。

9、曲轴变形(如图14)

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图14 曲轴变形导致主轴瓦过载

现象:一对配合的主轴瓦的上部轴瓦或下部轴瓦有明显的磨损条纹(如图15所示),这种磨损从一片轴瓦转移到另一片轴瓦,但总体来说主要表现在中心轴瓦上。

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图15曲轴变形引起的轴瓦磨损

原因:曲轴变形导致主轴瓦过载,在最高扭曲定形成高压,这将导致曲轴与轴瓦之间的间隙减小,或轴瓦和曲轴颈部发生撞击。由于运输、存放方式不当,或者极端条件下运行度可能导致曲轴变形。

纠正:如果曲轴变形,应采取措施校正曲轴或更换。

10、缸体变形(如图16)

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图16 发动机缸体变形

现象:在一对配合的主轴瓦的上部轴瓦或下部轴瓦有明显的磨损条纹(如图17所示)。这种磨损从—片轴瓦转移到另一片轴瓦,但总体来说主要表现在中心轴瓦上。

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图17 缸体变形引起的轴瓦磨损

原因:发动机水温突然过高或过低是导致发动机缸体变形的原因之一,例如发动机在缺少节温器的状态下运行。一下原因也会引起发动机缸体变形:不良运行环境(例如发动机过载),缸盖螺栓拧紧程序不正确。

纠正:使用有效的技术手段来检查可能存在的变形;主轴瓦腔重新镗孔;安装节温器。

11、曲轴颈部失圆

现象:轴瓦表面呈不均衡的磨损条纹(如图18所示)。根据最高压产生的区域,曲轴呈现出3种失圆形式(如图19所示)。

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图18 轴瓦表面呈不均衡的磨损条纹

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图19 曲轴颈部失圆

原因:曲轴颈部失圆使得施加在轴瓦表面上的载荷不均衡,在某些区域产生高负荷,从而加速磨损。轴瓦与曲轴之间间隙变小,产生金属撞击。轴颈剖面呈现圆锥形、凹面或凸面,以及连杆轴瓦腔锥面的形成通常均是由于曲轴轴颈或连杆轴瓦内腔不正确的修复引起的。

纠正:正确研磨曲轴轴颈和连杆轴瓦内腔。

12、曲轴轴颈倒角半径不正确

现象:轴瓦侧面区域过度磨损(如图20所示)。

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图20 轴瓦侧面区域过度磨损

原因:由于曲轴轴颈倒角半径不正确(图21),使轴瓦侧面区域发生金属撞击,导致过度磨损和早期局部强度不正确的倒阳疲劳。

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图21 曲轴轴颈倒角半径不正确

纠正:研磨曲轴轴颈,获取正确的倒角半径;不要再曲轴上留下尖倒角。否则会在这些载荷区域出现应力集中,削弱曲轴强度。

13、紧固力矩过大或粘合剂使用不正确

现象:缸体变形,外部润滑油道部分被粘合剂阻挡(如图22所示)。

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图22 油道被粘合剂阻挡

原因:当施加在发动机缸体螺栓上的紧固力矩超过了发动机制造商的推荐值,缸体会有变形的趋势,从而引起运动中的金属撞击,这样的金属撞击产生过多的热量而引起轴瓦材料的熔化和脱离。另外,粘合剂遗留在缸体外部润滑油道内也是轴瓦过早损坏的一个原因。配合部件的表面错误移位产生的残留物也可能引起部分变形(如图23所示),导致油道间隙减小。

安装错误引起轴瓦早期失效的现象、原因及纠正

图23 表面错误移位产生的变形

纠正:定期检查扭矩扳手,遵照发动机制造商推荐的螺栓扭矩组装发动机,特别应注意是否需要使用粘合剂。

14、安装疏忽导致装配不正确

如果安装不正确或改变了设计位置,轴瓦将不能正常工作,安装不正确常常容易引起轴瓦早期磨损。下面列举几个最常见的安装错误。

(1)连杆座装反,或连杆座与连杆不匹配(图24),例如将1缸连杆座与2缸连杆进行配对。

安装错误引起轴瓦早期失效的现象、原因及纠正

图24 连杆座装反或与连杆不匹配

(2)连杆在活塞销上安装不对称(图25),导致连杆大端侧面与曲轴轴颈接触摩擦。

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图25 连杆在活塞销上安装不对称

(3)使用不合适的垫片(如图26 )。

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图26 使用不合适的垫片

(4)上下轴瓦颠倒安装(如图27 )。

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图27 上下轴瓦颠倒安装

(5)轴瓦上的润滑油孔未与瓦座上的油道对正(如图28)。

安装错误引起轴瓦早期失效的现象、原因及纠正

图28 油孔未与油道对正

(6)轴瓦的凸起与瓦座的凸起干涉(如图29)

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图29  轴瓦的凸起于瓦座的凸干涉

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