现代车用发动机滑动轴承的维修特点
1.薄壁轴瓦不允许修刮
过去车用发动机的曲轴主轴承、连杆轴承换新轴瓦必须刮削,只有刮削才能保证有理想的接触面积。实际上,现代车用发动机曲轴主轴承和连杆轴承上轴瓦的耐磨合金涂层均很薄,加工的尺寸精度很高,表面粗糙度值很低,一般不允许修刮。只能按相应的尺寸选配;如果没有合适尺寸的曲轴轴承,必要时可采用基孔制的方法磨削曲轴,以求得合适的配合间隙。为了适应这种情况,应采用按轴瓦尺寸配合磨轴颈的方法,改变过去以轴配瓦的办法。还有一种三层合金轴瓦,是以钢背铜铅合金表层所构成。表层合金厚度一般为0.02?0.03mm,是用电镀方法覆在铜铅合金上的,它是为了改善铜铅合金轴承表面性能,如果刮削将会丧失这一作用,破坏原有设计思想。目前广泛使用的刮瓦与镗瓦等工艺应该逐渐向直接装配成品瓦方向过渡。
过去用刮瓦配合的方法校核轴承,要求轴瓦与轴颈的接触面星点满布,分布均匀,达到轴承总面积的75%以上,而且松紧度合适。现在用镗瓦或直接装配轴瓦而不加工,此时以配合间隙尺寸为主,同时检查接触印迹和松紧度,但此时的印迹有时会稍小于75%,这也是允许的,但应注意仍要求接触均匀,不得偏靠某一边。
轴瓦磨损后,不可在瓦背上加垫。轴瓦与瓦座是两个零件,装配后工作时要像一个零件一样,由于轴瓦是薄壁的,为了保证工作时正确的几何形状,全靠瓦座座孔的几何形状,因此两者加工精度很高,表面粗糙度值很低,如果在其间垫以纸片,势必破坏它们的正确配合,同时纸又是热的不良导体,不利于轴瓦的散热,所以垫纸又可能引起全损耗系统用油温度过高,甚至造成烧瓦事故。同理,在瓦背下面垫铜皮也是不允许的。另外,轴瓦装配后不允许松动,而在瓦背垫东西以后,很容易松动,从而破坏了轴瓦的正常工作条件。实际上,在瓦背上加垫后将破坏其与曲轴的原有间隙,使得接触面积和配合紧密度没有保障,当内燃机工作时就会导致轴瓦松动、破坏轴与瓦之间的油膜,使其导热和润滑的性能下降,并且会产生边界摩擦,甚至造成因轴瓦烧熔而咬死在曲轴上。
2.轴承端面削薄
现代不少汽车发动机轴承设计采用端面削薄的结构。例如解放CAl091汽车主轴承端面8mm范围内,沿轴承两边全长上削薄0.015?0.035mm。因为轴承装配时有一定的过盈量,可能在分界面引起微量的变形,这个变形会破坏轴承的润滑和工作条件,为了避免这种影响,现代发动机广泛采用了在分界面附近局部削薄的轴承,同时也等于开了一个截面很小的纵向油槽,有利于在轴承表面上均布润滑油和冲出杂质。在汽车修理厂,如果采用自己浇注的轴瓦,加工时应做出以上结构,以保证轴瓦正常工作,保证发动机修理质量。
3.轴瓦背面有定位唇也要预防滚瓦
轴瓦在工作时要求与轴瓦座可靠定位,既不允许转动,不允许移动,也不允许振动。大修时发现瓦背磨得很光滑,说明出现了松动现象。但是轴瓦可靠定位的关键措施是适当过盈量,而不是定位唇的作用,定位唇的作用在于装配时初始定位。
4.曲轴胶带松紧度调整适当
实际上曲轴胶带应保持一定的松紧度,如果胶带过紧,不仅会造成传动阻力增加,还会引起水泵轴、风扇轴和交流发电机轴的变形,甚至轴承加速损坏。 5.轴承根据载荷选择润滑剂
轴承有重载和轻载之分,一律都加注钙基润滑脂润滑是不正确的。轻载轴承可以加注润滑脂,重载轴承必须使用齿轮油。重载轴承使用润滑脂润滑时,若在大负荷下连续运转、工作温度高于100℃以上,将使润滑脂中的水分逐渐蒸发,基础油大部分被分离出来而形成皂质,其流动性较差,起不到润滑作用,而重载轴承使用的齿轮油,在温度较高时仍具有较高的粘度,不致因离心力作用而从接触表面上被甩掉,且油膜在高压下强度仍然较高,能形成良好的润滑。
6.曲轴及连杆轴承合金厚度多趋减薄
汽车曲轴和连杆轴承的设计,多趋向于合金层尽量减薄。一个比较薄的轴承合金层,使用时,内部的应力比厚的轴承合金层的内应力要均匀得多,而且也小得多。一般说来,合金层间的剪力可以减少到没有,表面的疲劳情况也就大大改善。经过试验,比较不同厚度的轴承,发现薄的合金层最耐用,粘合的情况也好。曲轴和连杆轴承合金的厚度,巴氏合金推荐为0.25?0.4mm,如北京BJ2020汽车的轴承合金厚度为0.30?0.35mm;铜铅合金在0.4?0.8mm范围内。上述轴承合金厚度不包括刮削量。轴承内孔刮削留量,轴承宽度小于40mm者,刮削量0.08?0.llmm;轴承宽不小于40mm者,刮削量为0.07?0.11mm。
7.轴瓦或轴承套与轴颈间要留出一定的间隙
滑动轴承的间隙有径向间隙和轴向间隙两种。径向间隙又有顶间隙和侧间隙;轴向间隙也叫轴间窜动量。滑动轴承所以要留有一定的径向间隙,有以下目的,第一,径向间隙是实现轴与轴承活动连接的起码条件;第二,径向间隙是控制轴的运转精度的保证。当然,径向间隙愈小,轴的运转精度愈高,但不能随意减小径向间隙,径向间隙过小,不仅难于形成润滑油膜,而且可能导致烧瓦抱轴事故;第三,径向间隙是形成液体润滑的重要条件,特别是动压轴承,润滑油膜的形成主要靠轴与轴承间的楔状间隙。径向间隙分顶间隙和侧间隙,前者的数值约为后者的两倍。这两个间隙是轴颈和轴承之间形成的楔形油膜所必须的。要留有一定的轴向间隙,这指的是轴线方向的窜动间隙,又分为推力间隙和膨胀间隙。推力间隙是对推力轴承而言,是为允许有的轴向窜动而留的间隙。膨胀间隙是对轴承随径向负荷而言,为保证转轴自由膨胀而留的间隙。间隙的大小与机器在运转中的精确度有关,径向间隙愈小,精确度就愈高,但间隙缩小至一定程度就不能保证液体润滑。间隙过大,在转动中会产生跳动,也不能形成稳定的油膜润滑。故径向间隙数值不能随意规定,应符合机器技术文件的要求。滑动轴承的径向间隙十分重要,过大、过小都极为有害。间隙过大,轴承中的润滑油膜难于形成,保证不了液体润滑,而且会降低机器的运转精度,甚致会产生剧烈振动和噪声,严重时会引起事故;间隙过小,润滑油膜也难于形成,还会产生高热,严重时也会发生事故。滑动轴承要留有轴向间隙,是为了使轴在温度变化时有自由伸缩的余地。一般来说,为了提高轴的运转精度,轴向间隙小些为宜。但也不能过小,轴向间隙过小,运转中发生高热时可能产生咬伤现象,甚至损坏轴承,发生事故。
滑动轴承(瓦)的研磨和刮削
我国使用的内燃机轴瓦,一般有三类:锡基巴氏合金轴瓦、铜铅合金轴瓦和铝合金轴瓦。轴瓦经过正常使用后必然会发生间隙增大的情况,通常是用过1500h左右后瓦片的磨损量约达0.0l5mm。但是如果使用不当,瓦片的磨损量也会迅速增大,从而使得机器工作不正常,因此必须定期检查调整轴瓦的间隙,使之达到规定要求。
曲轴滑动轴承(瓦)修理时,上轴承盖,按规定扭力扭紧固定螺栓,用内径百分表检查轴承座孔的圆度,如超过0.05mm,应在轴承盖两端面堆焊加工或加垫片进行调整。新轴承装入座孔内,将轴承盖螺母拧紧,然后松开一个螺母,用塞尺测量间隙,应为0.05?0.1mm。过高可锉去少许,过低应重新选配。在材料缺乏的情况下,可以在轴承背面加垫片与轴承背同样大小的适当厚度的铜皮。轴承的背面必须光洁,定位凸应完好无损。
如果发现轴瓦的内圆配合接触面不符合要求时,应先将轴瓦内圆刮削好后,再检查其间隙是否合适。主轴承研磨校核的方法是将曲轴安装于轴承座上,装上轴承盖。校核时,应严格按次序进行。例如对具有五道主轴承的X4105型柴油机来说,应先紧1、3、5道主轴承盖,撬转曲轴数周,松开1、3、5道;再紧2、4道主轴承盖,转动数周,然后拆卸主轴承盖,予以修刮。同理,对具有四道主轴承的(例如3110型柴油机),则应先1、3道后2、4道;有三道主轴承的(例如X2105型柴油机),则应先2(中间一道)后1、3道。如此连续进行,至初步校平后,再将轴与轴承全部装好并扭紧轴承螺母,撬转曲轴数周,然后松开螺母取下曲轴,根据磨痕情况,进行修刮。
轴瓦上磨痕印迹的分布是否均匀,表示其配合接触面的好坏。一般在轴瓦与轴颈均匀接触的面积达到全部轴瓦的面积75%以上时,即认为研磨良好,否则仍应继续修刮瓦面。
将轴瓦夹在台虎钳上(不要夹得太紧以防轴瓦变形),用三角刮刀前端15?20mm的两刀刃同时与合金面贴紧,作来回斜向往身面带拖的运动(刮刀与工作面形成一个交叉),起刀落刀时用力要均匀,防止刀痕出现。为了保持刮刀锋利,防止黏刀,要经常用油石研磨刮刀和带少量全损耗系统用油的布擦刀刃,在刮削工作面上加少许锭子油,以降低表面粗糙度值。研磨刮瓦时,应注意的一点是,铝基轴瓦由于膨胀系数要比铜铅合金及锡基巴氏合金大,因此在调试装配间隙时,铝合金的轴瓦应该大些,以免引起咬轴。一般情况下,使用铝合金轴瓦的曲轴,每毫米曲轴轴颈与轴瓦的配合间隙,应比前两种大0.0012?0.0015mm。 1.主轴承座孔同轴度
柴油机气缸体在使用过程中,既有纵向变形,又有横向变形,变形程度越大,座孔同轴度误差也越大。 同轴度误差过大,不仅加剧轴承、轴颈、座孔的磨损,而且降低柴油机的使用寿命。因此,在装配主轴承前,要严格检查座孔同轴度, 对于不同程度的同轴度误差,应采取相应的措施,使其控制在修理技术标准范围内。
误差符合原厂规定或小于0.04mm 时,可按规定磨削轴颈并选用同一修理尺寸的轴承直接装用。此时应确认配合间隙符合规定。误差接近标准规定最大值(全长不大于0.15mm,相邻两孔不大于0.10mm)时,可选用减磨合金轴承,也就是选用具有抗咬粘性、嵌藏性、顺应性和抗腐蚀性的轴承,如高锡铝基合金轴承等。若大大超过标准规定,可对座孔进行镗削(最好采用加工精度高轴承镗床),然后选配钢背加厚轴承。为减小装配偏差与相对位置偏差的影响,在镗削或刮削轴承前必须先校正水平线,即把一侧的轴瓦放在倒置的气缸体轴承座上,再将曲轴抬上,在不装轴承盖的情况下转动曲轴数圈,然后抬下曲轴查看接触印痕,并修刮或调置轴瓦,使接触印痕大体相同,以保证轴承上片接触面处于同一水平线。
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