車用發動機滑動軸承的維修特點和方法
2009-10-21 1.主軸承座孔同軸度
柴油機氣缸體在使用過程中,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。同軸度誤差過大,不僅加劇軸承、軸頸、座孔的磨損,而且降低柴油機的使用壽命。因此,在裝配主軸承前,要嚴格檢查座孔同軸度,對于不同程度的同軸度誤差,應采取相應的措施,使其控制在修理技術標準范圍內。
誤差符合原廠規定或小于0.04mm時,可按規定磨削軸頸并選用同一修理尺寸的軸承直接裝用。此時應確認配合間隙符合規定。誤差接近標準規定Z大值(全長不大于0.15mm,相鄰兩孔不大于0.10mm)時,可選用減磨合金軸承,也就是選用具有抗咬粘性、嵌藏性、順應性和抗腐蝕性的軸承,如高錫鋁基合金軸承等。若大大超過標準規定,可對座孔進行鏜削(Z好采用加工精度高軸承鏜床),然后選配鋼背加厚軸承。為減小裝配偏差與相對位置偏差的影響,在鏜削或刮削軸承前必須先校正水平線,即把一側的軸瓦放在倒置的氣缸體軸承座上,再將曲軸抬上,在不裝軸承蓋的情況下轉動曲軸數圈,然后抬下曲軸查看接觸印痕,并修刮或調置軸瓦,使接觸印痕大體相同,以保證軸承上片接觸面處于同一水平線。
2.連桿軸承座孔
選配連桿軸承前,應嚴格將其座孔圓度控制在修理技術標準規定范圍內。修刮軸承后,若其接觸印痕已達到要求,但如去掉調整墊片其間隙仍大于其他各處時,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,會導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,從而造成軸承裝機后松動,輕者使軸承背面發亮,重者出現“滾瓦”、“抱軸”等事故。當再次選用新軸承時,又會使余面高度偏高,壓緊蓋后多余的材料被壓成凸肩,Z終將導致脫落。故在選配軸承前,應對座孔圓度進行檢驗,控制圓度超差。擦凈座孔,加上軸承蓋,按規定力矩擰緊螺母,然后測量座孔的圓度。如圓度誤差小于0.03mm,可不再加墊片;若在0.03-0.07mm范圍內,則可在每端分別加0.05mm厚的“不壓軸承墊”;當超過0.07mm時,應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
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符合要求。一般薄壁軸承自由彈勢Z小值為0.25-0.50mm,Z大值為1.20-1.50mm。若彈勢過小,則會使裝入座孔后軸承背面的貼合力減小,在緊固軸承蓋時容易造成軸承背低碳鋼金屬材料在壓力作用下滑動,并向減磨合金側皺縮凸起,引起軸承實際裝配過盈量減小甚至消失,導致工作狀態下軸承背與座孔表面發生相對位移。同時,向內皺縮的軸承在工作中其凸起處直接與軸頸接觸、摩擦而產生高熱,而存在于軸承皺縮凸起處與座孔表面間的氣隙則會嚴重地阻礙軸承向座孔傳熱,導致接觸點溫度急劇上升,甚至使金屬層熔化,造成“拉瓦”事故。一旦發生全面“拉瓦”,當柴油機再次起動時,就可能使已粘附在軸頸上的軸承隨曲軸強制轉動(此時定位唇已阻止不了軸承與座孔表面間的滑轉運動)。當然,自由彈勢過大也會對軸承可靠性和壽命產生不利影響,原因是減磨合金層與軸承背接合處的剪應力增大,容易使合金在接合處發生剝落。
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。檢驗時,可在座孔內表面涂一薄層紅丹油,裝上軸承和軸承蓋,以規定力矩擰緊螺母后,再拆下軸承查看其背面的貼合印痕,正常的貼合面積應在85%以上。如兩片軸承端部印痕淺,中部無印痕,并在螺母未加力矩時兩端就無間隙,說明軸承余面高度過低;如兩片軸承一端有印痕,另一端無印痕,說明座孔圓柱度超差;如兩端印痕深,中部無印痕或印痕淺,則說明彎度過小,若用榔頭錘擊軸承背部,或將大弧度軸承改成小弧度軸承時,也會出現此類情況。
5.軸承的修配
嚴禁挑剔刮削軸承工作面。這會形成“星點密布”的工作面,實際上起不到與軸頸良好配合的效果。因其工作面不平時,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。當這一局部的高溫區與油膜承受的峰值壓力方向相同時,便構成了油楔壓力、軸心位移擠壓力及凸起處擠壓力三者疊加的現象,于是在凸起處形成一個比光滑表面更大的油膜脈動負荷區。此外,在該處還會由于表面不平而產生應力集中,是導致軸承合金疲勞碎裂或脫塊的重要原因。同時,由于軸心的位移,還可能在凸起處發生瞬時的金屬接觸,使軸承合金局部燒熔。這時,雖然由于合金的抗咬性不致發生“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大或過小的問題。目前高速柴油機軸承的平均比壓超過50MPa,而油膜的峰值壓力可以達到平均比壓的12倍左右,軸承要承受如此高的負荷,又要長期地運轉,確保其規定間隙顯得十分重要。因此,柴油機的軸承工作面,應以鏜削取代刮削工藝。
為滿足現代柴油機高強化程度的要求,滑動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“垃圾槽滑動軸承”的新型軸承。這些軸承多由三層合金組成,外層稱鋼背,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,具有優良的減磨性。為防止金屬擴散,在第三合金層與減磨層之間還鍍有一層鎳,其厚度約0.001mm。此類軸承對故障的敏感性很差,故當軸承正常工作條件被破壞時,一般不易被察覺。一旦發生“燒瓦”、“抱軸”事故,其溫度已高達800-900℃。在此高溫下,曲軸會局部變色退火,甚至產生微細裂紋,一般不能繼續使用。由于高溫還會使軸承座變色,甚至發生變形,修復起來也很困難,因此,除優先選用銅鉛合金軸承外,在修配時應重視以下問題:先對磨損的軸頸進行磨削,然后再配相應尺寸的軸承,切不可刮削或鏜削軸承的方式來配合已磨損的軸頸。在沒有曲軸磨床且曲軸軸頸磨損屬正常的情況下,可采用過渡刮削法修配軸承,即選用比軸頸加大一級的軸承,如果間隙過小,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修刮,但刮削量不得超過“壓瓦墊”厚度的一半。修刮需分2-3次完成,直到間隙符合規定為止。
6.軸承蓋固定螺栓的擰緊力矩
裝配作業中,必須以規定扭矩擰緊軸承蓋固定螺栓。各缸主軸承蓋的擰緊順序一般為先中間后兩端。6缸直列柴油機的擰緊順序4—3—5—2—6—1—7。不帶刻度扳手,僅憑感覺擰緊,這將不同程度地影響軸承間隙。
