4 避免轴承早期失效的预防措施
通过我们对大量滑动轴承故障情况进行分析,故障原因百分比大致如表1所示。
我们知道:发动机滑动轴承多为流体动压滑动轴承,其润滑承载油膜是依靠摩擦副的相互运动形成,并保持轴颈与滑动轴承表面之间能够被油膜分离隔开,如图6所示。
为达此目的,必须具备以下条件:1)轴颈必须具有足够的运动速度;2)需要充足的润滑油供应量,而且润滑油应有一定的粘度;3)轴颈与滑动轴承表面之间具有适当的间隙。
滑动轴承失效损坏事故,特别是在早期发生的非正常破坏,影响因素往往比较多,本文从改善双金属复合轴套的相关形状结构、改善润滑条件、配合件的加工质量等多方面入手,达到避免发生早期失效事故、提高其使用寿命进行探讨。
4.1改善润滑
上海交通大学曾经做过这样一次实验:用同样的两对摩擦副做对比,一副不让其建立油膜,其运转不足20 h,里程不到200 km,就使轴承合金完全磨损而导致铜套脱落或抱死;另一副则让其建立起有效油膜厚度和稳定的油压,运转500 h,行程25 000 km后检测轴承磨损量不足0.005 mm,这次实验充分说明了油膜介质的重要性。
众所周知,润滑是减少摩擦、降低磨损的最简单有效的方法。如果互相匹配的摩擦副处于流体润滑状态,配偶件表面之间完令被流体润滑油膜隔开而互不接触,运行时是不会发生摩擦磨损的。所以说,流体润滑轴承理论上其寿命是无限长的。而目.流体润滑油膜的存在,亦将大大地改善摩擦表面的负荷条件,使其受力均匀,避免非正常磨损,还有减震、冷却、洗涤、消除噪音等作用。
为了保证发动机滑动轴承的良好润滑,要求润滑系统能够形成连续的油流和稳定的油压,在其表面建立起一层均匀、连续的承载油膜。为此应避免以下几种情况:
a)频繁起动发动机。因为流体动压润滑油膜的建立是依靠摩擦副表面足够的相对运动才能够形成,发动机在开启、停止时,就是流体动压油膜建立或者消失的过程。这样,将导致润滑油的油压不稳定、运动速度不够,难以形成连续的油膜,润滑状态可能处干边界润滑一混合润滑流体润滑的转变过程,或是其逆过程,此时滑动轴承发生摩擦磨损是难免的。
b)超速过载。如果发生超速过载现象,滑动轴承承受的附加载荷将呈几何级数增大,甚至超过润滑油膜的承载负荷。热效应的影响亦将加剧,摩擦副的变形增加,润滑条件更加恶劣,造成油膜破裂,导致摩擦副发生固体接触,滑动轴承的摩擦损坏必然难免。
c)速度不稳。运行速度不稳定,骤然加速或是突然减速,都不利于流体润滑油膜保持连续,油膜容易发生间断、破坏,摩擦副表面会有瞬间直接接触的危险,摩擦磨损就在所难免了。
d)润滑油粘度过稠。润滑油粘度对于流体润滑承载油膜的形成影响很大,有利于密封性的加强,降低气体的泄漏和污物的混人,能够有效地吸收冲击能量,减震效果明显。但是考虑节能及排放方面,倾向于选用低粘度润滑油。因为润滑油的粘稠度高,流动阻力比较大,功耗增加,流体润滑承载油膜不易很好建立,固体摩擦的几率大大提高,摩擦副磨损失效的风险增加,尤其是气温低下时,发动机将难以起动。
润滑油粘度大,流动性差,循环速度慢,从摩擦表面带走热量的速度相应降低,其冷却效果必然大打折扣,导致摩擦副过热,匹配间隙变化敏感,极易发生抱轴、粘合的失效现象。
滑动轴承的摩擦磨损大多是来自干冷起动。所以选用合适粘度的润滑油才能更有效地满足发动机的润滑要求。
e)油质脏污。润滑油必须保持清洁无污染,及时清洗滤清器的滤芯,定期更换润滑油,切忌只要有油或是油压越高越好的错误观点。因为润滑油内的杂质、灰尘、固体微粒等无机污物,常常是引起滑动轴承拉伤的祸根,滑动轴承的早期损坏失效与其有着直接的关系。再者,润滑油在发动机内的工作过程中将不断地被氧化和分解,产生有害的有机化合物,使润滑油老化变质,污染加剧,严重时将堵塞滤清器,减少润滑油的通过量,甚至使旁通阀开启,而此时润滑油压可能显示正常,但污染的润滑油已经直接进入主油道,拉伤轴承,乃至粘合抱轴。
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