船舶柴油机轴瓦早期失效研究及防止措施

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1、船舶柴油机轴瓦早期失效研究及防止措施【摘要】船舶柴油机轴瓦的正常失效形式，应是发动机停、开的瞬间所产生的摩擦磨损值累计达到磨损极限而不能再继续使用。引起轴瓦早期损坏的因素比较复杂，其形式又多种多样，对船舶柴油机来说，其轴瓦的主要损坏形式有早期摩损，疲劳剥落，咬轴烧瓦、腐蚀等几种。【关键词】轴瓦失效分析措施Abstract:Thepaperbrieflyanalysestheearlyfailureofthemarinedieselenginebearings,andthenputsforward

2、itspreventionmeasures・船舶柴油机轴瓦的正常失效形式，应是发动机停、开的瞬间所产生的摩擦磨损值累计达到磨损极限而不能再继续使用，这种失效形式的轴瓦，除壁厚尺寸呈均匀状态有所减小外，无其它异常现象，但是由于种种原因，船舶柴油机的轴瓦，往往发生早期失效（损坏），引起轴瓦早期损坏的因素比较复杂，其形式又多种多样，对船舶柴油机来说，其轴瓦的主要损坏形式有早期摩损，疲劳剥落，咬轴烧瓦、腐蚀等几种。1•轴瓦的早期磨损1.1损坏特征轴瓦内圆表面出现线状、带状的周向划拉痕；或块状、片状磨痕；

3、或油槽油孔处出现叶状冲磨痕等。1.2损坏机理轴瓦内圆表面，在油膜间断处出现与轴颈表面或其它硬质异粒间的摩擦，由于磨擦力和磨擦温升的作用，使该处的表面金属分子产生位移并脱离金属层。1.3产生原因1.3.1润滑油中混入硬质异粒、或轴瓦内表面与轴颈外圆表面粗糙之和大于油膜厚度，是引起油膜间断的两个基本因素。1.3.2轴瓦及其它零件的毛刺、屑末、空气中的尘埃、油道中残存的型砂等是润滑油中异粒的来源。1.3.3轴瓦内圆表面粗糙度太大，形状尺寸超差，装配倾斜，座孔或连杆刚度不足引起变形等都会使油膜间断造成磨

4、擦磨损。1.4防止措施1.4.1装配时应将零件毛刺、屑末、型砂等清理、冲洗干净。1.4.2提高滤清（包括空气及机油滤清）效能，使其能将润滑油中的大于15uni的异粒全部滤出；10um以上的异粒95%滤出；5Am以上的异粒90%滤出。1.4.3轴瓦内圆和轴颈表面粗糙度应分别为RzW3.2um、RzWl.Oum；修磨轴颈时应使曲轴反向旋转，而抛光轴颈时与工作旋转方向一致。1.4.4制造、装配中严格控制尺寸与形位公差。1.4.5改善轴瓦内圆表面的嵌藏性。1.4.6及时更换机油。1.4.7选择适当的工作

5、间隙。1.4.8早期磨损使之较严重地出现拉、划、磨痕，应予以更换轴瓦。2.轴瓦的疲劳剥落2.1剥落的特征轴瓦内圆合金层表面出现平行状、鳞状、网状断裂纹或合金呈点状、块状、片状脱掉。2.2剥落机理由于轴的旋转及冲击运动，轴颈与轴瓦间的油膜产生一种平行于合金层的剪切力和垂直于合金层的压应力，循环不断地作用于合金层。这种三向力大于合金层材料本身的机械强度值时，表面产生裂纹。2.3产生原因轴承合金的承载能力适应不了发动机工作时实际最大负荷（或者说负荷超过其合金层材料允许的最大承载能力）,因而造成疲劳损坏

6、，通常是由于在最大周期性负荷重复作用的结果，这是产生疲劳的根源。2.4防止措施1.4.1实践证明，设计制造轴瓦时应根据各种不同用途的发动机所要求承受的单位最大载荷和各种轴承合金的疲劳强度值，来选取相应的材料和安全系数，这是克服早期疲劳的重要措施之一。2.4.2钢背与合金层的粘和强度应不小于合金的抗拉强度。3.咬轴、烧瓦3.1损坏特征轴瓦两对口平面间的距离小于名义直径（即弹张量消失），内圆工作面合金出现部分或全面性流动（挤出或粘附在轴颈上），轴瓦外圆出现周向磨痕等。3.2损坏机理轴瓦弹张量消失，油

7、膜被切断并紧贴轴颈随轴旋转（与轴承座作相对运动）引起瓦背与瓦座间干摩擦而迅速升温，从而使轴瓦合金层软化或熔融。在轴的旋转挤压运动作用下，合金被周向拖动或轴向挤出而产生位移。3.3产生原因2.3.1轴瓦合金层表面性能差（如抗咬合性、亲油性）。3.3.2弹张量消失（如钢背材料机械强度太低和钢背太薄而引起瓦背刚度差）。3.3.3配合间隙太小（特别是铜基及铝基合金热膨胀大的轴承合金）或太大（易产生冲击切断油膜）。3.3.4轴瓦与瓦座间配合过盈量太大（引起轴瓦径向内缩变形而使预应力消失和切断油膜）或太小（

8、预应力不足）。3.3.5润滑不良（断续供油、油量不足、油压低）。3.3.6超负荷运转（超速、活塞拉缸）。3.4防止措施3.4.1改善轴承合金表面性能。如对铜基、低锡铝和铝硅等硬度较高的合金层表面可以增加镀复铝基合金减磨层。3.4.2选择机械强度高的优质低碳钢作背材。3.4.3选择适当的轴颈与轴瓦的配合间隙。4.轴瓦的磨蚀4.1腐蚀特征轴瓦内圆表面呈现灰黑色斑状孔或蜂窝状凹坑。4.2腐蚀机理轴瓦内园合金层中某些金属分子，受到氧化变质的酸质润滑油的化学作用而变质，在温度与润滑油的压力和剪切力的作用下