1軸承常見(jiàn)的損傷和原因
曲軸或連桿作用于軸承上的氣體壓力、離心慣性力等沖擊多變載荷,是軸承磨損、損壞的主要原因,潤(rùn)滑不良、潤(rùn)滑油太臟、溫度過(guò)高、配合間隙過(guò)大或過(guò)小、曲軸軸徑磨損后幾何精度下降、表面粗糙等又加劇了軸承的磨損和損壞。長(zhǎng)期的不正常的運(yùn)轉(zhuǎn)引起疲勞是產(chǎn)生疲勞裂紋和塊狀脫落的重要原因。曲軸軸承損壞的主要現(xiàn)象好似合金磨損、刮傷或劃傷、裂紋脫落及燒蝕等。
2選配對(duì)應(yīng)做的幾項(xiàng)工作
1.檢查軸承座孔(包括連桿大頭孔):薄壁軸承剛度較低,其內(nèi)孔的幾何形狀和尺寸精度在很大程度上取決于軸承座孔的精度狀況。選配時(shí)應(yīng)先檢查軸承座孔是否符合技術(shù)要求。
檢查時(shí)先將軸承蓋裝好(有調(diào)整片的應(yīng)裝回原位),按規(guī)定的扭力擰緊緊固螺栓再用內(nèi)徑干分表測(cè)量?jī)?nèi)孔的直徑、圓度、圓柱度。圓度和圓柱度的偏差不得大于0,025mm,如軸承座的圓度超差不大時(shí),可采用加、減墊片的方法加以調(diào)整(注意加入的墊片不許壓在軸瓦的分割面上)。表面租糙度不得大于月Ra0.8。
2.檢測(cè)軸承的預(yù)緊力:軸承的預(yù)緊力的大小應(yīng)適度,預(yù)緊力過(guò)大,將引起軸瓦變形、擠裂或使合金脫落,螺栓或螺母產(chǎn)生屈服變形等損傷,預(yù)緊力過(guò)小,也會(huì)降低軸承和螺栓的使用壽命。
預(yù)緊力是通過(guò)軸承蓋的緊固螺栓和螺母實(shí)現(xiàn)的。廠家對(duì)扭力大小都作規(guī)定。
3.選擇軸承的過(guò)盈量:軸承和座孔采用過(guò)盈配合,目的是使軸承座孔具有一定的箍緊力,把軸承的外圓表面緊密地貼合在軸承座孔的內(nèi)圓面上,以保證軸承在座孔內(nèi)無(wú)振動(dòng)或松動(dòng)現(xiàn)象。
過(guò)盈量的大小,取決于軸承與座孔的加工精度和軸瓦鋼背是否鍍錫(一般鋼背外表面應(yīng)有0.001~0.003mm的鍍錫層)。為實(shí)現(xiàn)軸承在座孔內(nèi)的過(guò)盈量,軸承在自由狀態(tài)下并非正圓,其曲率半徑大于座孔的半徑,當(dāng)軸承裝入座孔內(nèi),上下兩片軸瓦裙應(yīng)高出座孔平面一定距離,此距離稱為軸瓦的高出量(H)。軸承與座孔過(guò)盈配合的過(guò)盈量就是以高出量H值來(lái)衡量的。一般過(guò)盈量的推薦數(shù)據(jù):汽油發(fā)動(dòng)機(jī),軸徑ρ55~65mm時(shí)H值為0.03~0.07mm。東風(fēng)EQ6100Q-1發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)定的H值為0.02~0.045mm。
當(dāng)H值沒(méi)有具體規(guī)定時(shí),可按下式計(jì)算:
H=0.0006πd/4
d為軸承外徑。H值的選擇,一般應(yīng)嚴(yán)格按廠家規(guī)定,對(duì)有鍍錫層的軸承應(yīng)取小值;反之,則取大值。
H值的選擇是否適當(dāng),可按下述方法進(jìn)行驗(yàn)證:將軸承裝入座孔中,裝上軸承蓋,按規(guī)定扭力矩先扭緊一邊的緊固螺栓,在軸承蓋另一邊的接合面間墊入厚度為0.05mm的墊片或厚薄規(guī)后,在擰緊力矩達(dá)到10~20N·m時(shí),抽動(dòng)墊片或厚薄規(guī),如果抽不動(dòng),則說(shuō)明H值選擇合適。如果能將墊片或厚薄規(guī)抽出測(cè)說(shuō)明H值選大,可將軸承沒(méi)有定位凸臺(tái)的端面上銼削,以降低H值。如果螺栓扭力矩尚未達(dá)到上述規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),墊片己抽不動(dòng),則說(shuō)明H值太小,應(yīng)重新選配軸承。
4.選擇配合間隙:曲軸軸頸與軸承配合間隙的準(zhǔn)確性,是保證發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),延長(zhǎng)使用壽命的重要條件。其大小與軸承的減磨材質(zhì)、潤(rùn)滑油性能、潤(rùn)滑條件、發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷大小及特征、軸承和軸頸的加工精度、表面質(zhì)量等有關(guān)。其數(shù)值一般是廠家試驗(yàn)后規(guī)定的。為保證修理質(zhì)量,必須嚴(yán)格按廠家規(guī)定的數(shù)據(jù)執(zhí)行,不得任意修改。
3軸承的選配
曲軸軸承的選配,在采用修理尺寸的基礎(chǔ)上,有四種選配形式。
1.軸承的直接選配:也稱為成品軸承的選配。目前許多生產(chǎn)廠家將軸承配件直接加工到各級(jí)修理尺寸,不留鏜、鉸、刮削余量。修理時(shí),只需將曲軸軸頸修磨到與之相適應(yīng)配合的修理尺寸即可。各種轎車和微型汽車,如一汽奧迪、上海桑塔納、天津夏利等車用發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸軸承就是直接選配。
將曲軸軸頸與軸承擦干凈,在主軸頸或連桿軸頸上放置一根塑料間隙條。
將軸承或連桿蓋按原規(guī)定位置裝復(fù),以規(guī)定扭力矩?cái)Q緊螺母。拆下軸承蓋,用測(cè)量規(guī)對(duì)照測(cè)量間隙條的寬度,測(cè)量規(guī)寬度所對(duì)應(yīng)的塑料間隙條寬度值,即為該軸頸與軸承的配合間隙。
桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量規(guī):綠色0.025~0.076mm、紅色0.05~0.150mm、藍(lán)色0.10~0.0230mm。
轎車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸承和連桿軸承是不用修刮的,如果軸承過(guò)緊,不準(zhǔn)用修刮來(lái)滿足其松緊。桑塔納發(fā)動(dòng)機(jī)在分解連桿時(shí)應(yīng)進(jìn)行連桿軸承軸向間隙的檢查要求連桿的軸向間隙不得超過(guò)0.37mm。
2.有鏜削余量軸承的選配:選配有鏜削余量的軸承,適用于主軸承和連桿軸承,現(xiàn)以連桿軸承為例說(shuō)明。根據(jù)曲軸連桿軸頸的磨損情況,確定連桿軸頸的修理尺寸(按修理尺寸標(biāo)準(zhǔn))。根據(jù)連桿軸頸確定的修理尺寸選擇軸承。新軸承的背面有供選擇的尺寸標(biāo)記,如果沒(méi)有標(biāo)記或修理尺寸級(jí)別與軸承的厚度不符,可通過(guò)測(cè)量軸承厚度,再用標(biāo)淮核定其修理尺寸級(jí)別。
檢查選配的軸承有無(wú)裂紋和其他機(jī)械損傷,尺寸是否符合修理尺寸級(jí)別。用選配法將軸承裝入連桿大頭承孔中,結(jié)合面積不得少于85%,軸承的榫舌與座孔的凹槽應(yīng)吻合牢固,軸承兩端的H值應(yīng)符合標(biāo)難。組裝連桿軸承,安裝連桿蓋,旋緊螺栓至座孔與軸承密合為止,用手指推軸承無(wú)松曠現(xiàn)象為合格。如有松動(dòng),應(yīng)重新進(jìn)行選擇,確認(rèn)軸承選擇合格后,控規(guī)定扭力矩,擰緊連桿螺柱或螺母。
以修磨合格的曲軸連桿軸頸為基準(zhǔn),確定鏜孔直徑。連桿軸承鏜削用設(shè)備有手動(dòng)和機(jī)動(dòng)兩種。手動(dòng)只用于鏜削錫基合金;機(jī)動(dòng)用于鏜削銅鉛和鋁基合金的軸承。
3.鉸削軸承的選擇:曲軸主軸頸和連桿軸頸軸承都可以選用留有鉸削余量的軸承。例如北京BJ2020等車用492Q型發(fā)動(dòng)機(jī)的修理,就是餃削主軸瓦。它是用專用成套鉸刀進(jìn)行的。這種專用可調(diào)鉸刀有大小兩種規(guī)格,大的鉸削直徑為62~65mm,小的鉸削直徑為47~54mm。伸縮支架也有兩種,有支承和定心導(dǎo)向功能。鉸刀桿的一端有手柄,另一端裝餃刀。鉸削不僅能達(dá)到準(zhǔn)確的配合間隙,還可以修正各軸承內(nèi)表面間的直線度和各主軸承座孔的同軸度。因此,它得到一些沒(méi)有專用鏜床修理廠的廣泛采用。其操作工藝如下(以492Q型發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體為例):將氣缸體倒置在工作臺(tái)上,鉸一、二道軸承時(shí),將一、二道選配好的軸承(包括調(diào)整墊片)裝入主軸承座孔,三、四道不裝軸承,清潔后將全部軸承蓋都裝在氣缸體上,并按規(guī)定扭力矩?cái)Q緊。
清洗鉸刀桿和伸縮支架并涂以機(jī)油,將兩個(gè)伸縮支架分別安裝在第三、四道主軸承座孔中并定位,若座孔直徑大于伸縮支架的最大可調(diào)直徑時(shí),應(yīng)使用加大直徑的調(diào)整墊塊。裝鉸刀桿從第三、四道主軸承座孔內(nèi)的伸縮支架中插入。在二、三道軸承座間安裝可調(diào)鉸刀試鉸,推動(dòng)鉸刀桿,將鉸刀伸進(jìn)第二道軸承孔內(nèi),調(diào)整鉸刀,使鉸刀刃與軸承接觸后退出餃刀,再將鉸刀調(diào)到0.02mm左右,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)餃刀桿,試鉸削第一、二道軸承孔。
—、二道試鉸后,即可確定鉸削量,鉸削量等于曲軸主軸頸修磨后的直徑加軸承配合間隙(0.026~0.071mm)減試鉸后的軸承孔徑。為了提高鉸削軸承孔的表面質(zhì)量,每次最大鉸削量不得大于0.10mm,最后精餃時(shí)應(yīng)在0.05mm左右。鉸削次數(shù)根據(jù)鉸削余量確定。
鉸削三、四道軸承時(shí),應(yīng)將伸縮支架移到第一、二道軸承孔中(鉸好的軸承不準(zhǔn)拆下),將三、四道軸承裝配在座孔中,并按規(guī)定扭力矩緊固。然后按鉸削第一、二道軸承孔的方法進(jìn)行第三、四道軸承的試鉸和鉸削加工。
鉸削后,檢查內(nèi)孔,確認(rèn)合格后再拆除鉸削工具。并利用刮刀刮除軸承邊緣、油孔或油槽內(nèi)的毛刺。最后按順序在軸承與座孔上做裝配標(biāo)記。
4.刮研軸承的選配:刮研軸承的余量一般是0.04~0.08mm。刮研軸承只為了提高軸與軸承的接觸面積,達(dá)到精確的配合間隙。如果用刮研的方法,修復(fù)幾何精度(同軸度、平行度等)的偏差是困難的。在汽車修理企業(yè)機(jī)械化作業(yè)不斷完善,修理設(shè)備基本配套的情況下,這種作業(yè)方法已逐漸廢除,考慮到有些修理廠還沿用的實(shí)際情況,現(xiàn)簡(jiǎn)單地介紹連桿軸承的刮研工藝。刮研前,需將曲軸連稈軸頸擦拭干凈并架置在工作臺(tái)上,將連桿和軸承按裝配標(biāo)記,對(duì)號(hào)入座擺放整齊。
將軸承著色(紅丹粉)后,同連桿裝在連桿軸頸上,蓋上連桿蓋,按規(guī)定扭力矩?cái)Q緊連桿螺栓,至轉(zhuǎn)動(dòng)連桿感到稍有阻力為止。用手扳動(dòng)連桿數(shù)圈,使軸承與連桿軸頸摩擦。拆下連桿,根據(jù)軸承表面的接觸痕跡進(jìn)行刮削。
修刮軸承接觸痕跡的原則是刮重留輕,刮大留小。其操作方法是:左手托住連桿或蓋,右手持刮刀,以手腕運(yùn)動(dòng)使刮刀由外向內(nèi)修刮,或者是取下連桿后,就裝上連桿蓋并稍緊螺栓,將連桿夾持于臺(tái)鉗上,修刮更為方便。反復(fù)刮研多次,直至將某一缸的連桿軸承修刮至轉(zhuǎn)動(dòng)松緊合適,接觸面不少于85%以上為止。
對(duì)于裝有調(diào)整墊片的連桿軸承,如解放CAl0B型發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿軸承,經(jīng)過(guò)反復(fù)刮研后,當(dāng)接觸面積達(dá)到軸承長(zhǎng)度的1/3時(shí),則應(yīng)調(diào)整墊片,以便減少軸承合金的刮削量,縮短利削時(shí)間。
清洗軸承和連桿軸頸,并擦拭干凈,涂以汽機(jī)油,再將連桿、軸承和曲軸連桿頸裝合在一起,按規(guī)定扭力矩?cái)Q緊連桿螺栓或螺母,然后將連桿(桿身)置于水平位置,松開手,連桿應(yīng)靠自重緩緩下垂,并且可用手甩動(dòng)連桿,連桿能轉(zhuǎn)動(dòng)一周,則認(rèn)為配合松緊度合適,否則應(yīng)重新檢查、刮研或調(diào)整。有調(diào)整墊片的發(fā)動(dòng)機(jī),可通過(guò)增、減墊片的方法實(shí)現(xiàn)連桿軸承配合間隙。
4止推軸承的修配
曲軸的軸向間隙是靠止推軸承保證的,常用曲軸止推軸承的形式有單片式和組合式兩種。
單片式還可以分為半圓形和圓形。組合式止推軸承是將主軸承和止推軸承鑄造加工為一體,利用軸承的翻邊為止推凸緣。
選擇止推軸承時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.檢查氣缸體主軸承座孔的支承端面是否平整,端面相對(duì)于主軸承的擺差不應(yīng)大于O.02mm。
2.止推軸承的底板應(yīng)平整無(wú)變形,合金層應(yīng)結(jié)合得牢固可靠。
3.止推軸承的軸向間隙可用撬杠將曲軸橇向前或后靠緊一端,然后用厚薄規(guī)測(cè)量松端間隙,也可用百分表頂住曲軸的某一端,橇動(dòng)曲軸,檢驗(yàn)曲軸的軸向竄動(dòng)量,其值應(yīng)符合規(guī)定值。
4.若曲軸軸向間隙超差,則無(wú)進(jìn)行以下有關(guān)計(jì)算,再?zèng)Q定修復(fù)方案:
D=(A十B-C)/2
式中:A——實(shí)際測(cè)得的軸向間隙;
B——左、右側(cè)曲軸止推軸承厚度和;
C——規(guī)定的軸向間隙值(從表中選定);
根據(jù)D值選用或修復(fù)止推軸承。
5.單片式止推軸承安裝時(shí)應(yīng)注意將有合金層的面向曲軸,切勿裝錯(cuò)。