發(fā)動(dòng)機(jī)止推片異常磨損、脫落故障淺析

1、發(fā)動(dòng)機(jī)止推片異常磨損、脫落故障淺析馮偉 梁振北（廣西玉柴機(jī)器股份有限公司）摘要本文主要就發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸止推片的定義、安裝要求、潤滑條件以及止推片本身質(zhì)量特性來分析曲軸止推片異常磨損、脫落的原因。關(guān)鍵詞：曲軸止推片 異常磨損 脫落 分析前言隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，對(duì)汽車尤其是商用車的需求迅速增加，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求也隨之增加。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的核心零部件，其性能及可靠性直接影響到整車能否正常運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸止推片異常磨損、脫落是發(fā)動(dòng)機(jī)常見故障之一，本文僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸止推片異常磨損、脫落做一些探討和分析，尋找誘發(fā)故障的確切原因。1.止推片的定義、形狀及材料止推片又稱止推滑動(dòng)軸承，在發(fā)動(dòng)機(jī)中主要起著曲軸軸向支

2、撐的作用，在保證曲軸周向轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，阻止曲軸軸向竄動(dòng)。止推片品種繁多，因?yàn)橛迷谇S上，人們就稱為曲軸止推片。曲軸止推片根據(jù)形狀的不同有止推片(圖1-1)和翻邊主軸瓦（圖1-2）之稱。一般以采用半圓環(huán)型止推片形狀為多，一臺(tái)機(jī)為4片，以二個(gè)半圓環(huán)為一組，分上下片，一般下片設(shè)有一個(gè)定位舌或定位孔；翻邊主軸瓦時(shí)為2片，翻邊側(cè)面就起到止推面的功能。 圖1-1 圖1-2止推片的材料，常用的有鋁合金與鋼的復(fù)合金屬板和銅合金與鋼的復(fù)合金屬板，也有選用全鋁合金或全銅合金的。 止推片屬于滑動(dòng)軸承類，2003年3月出版的中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編中中國標(biāo)準(zhǔn)出版社和全國滑動(dòng)軸承標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)共同選編的滑動(dòng)軸承卷中有32個(gè)

3、國家標(biāo)準(zhǔn)，22個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；其內(nèi)容包括：術(shù)語、分類及符號(hào)，檢驗(yàn)方法，材料和產(chǎn)品技術(shù)要求。常用止推片的止推表面鍍有0.450.75mm厚度的合金層（圖1-3）。圖1-32.曲軸止推片所處的工作環(huán)境發(fā)動(dòng)機(jī)軸瓦、止推片是發(fā)動(dòng)機(jī)的主要摩擦副，它承受很高的動(dòng)載荷，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中相比于其它零件是處于最惡劣的工況下工作的零件。發(fā)動(dòng)機(jī)80以上的故障均與軸瓦止推片等摩擦副的磨損有關(guān)，而磨損故障的最直接、最根本的原因往往就是潤滑失效?；瑒?dòng)軸承(止推片)系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)相對(duì)作用并相互作用且相互牽連的若干元素的有機(jī)結(jié)合體，作為摩擦副的止推片設(shè)有油槽一面與曲軸端平面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的表面之間，始終要求存在足夠厚度的、完整的、

4、連續(xù)的油膜，并保持和曲軸一定的軸向間隙。止推片的正常工作必須保持的主要條件：止推工作面有油槽或油穴，能抵抗和緩解短暫的缺油而避免干摩擦；適宜的工作間隙，工作時(shí)能產(chǎn)生足夠厚度的完整的油膜；有流動(dòng)的油膜帶走因摩擦產(chǎn)生的熱量，防止因高溫使?jié)櫥妥冑|(zhì)。3.曲軸止推片的安裝要求曲軸止推片，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)是一個(gè)較小的精密零件，它的作用是保護(hù)曲軸，同時(shí)起定位作用的易損零件，硬度較低為HB3040, 而曲軸硬度高出它近十倍為HB240320。所以止推片安裝的正確與否直接關(guān)系到曲軸甚至是發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。止推片的安裝要求都有哪些：(1)在安裝前要在止推片鋼背涂抹潤滑脂。潤滑脂的作用是將止推片粘在機(jī)體、主軸承蓋或者曲軸箱的

5、止推槽上，防止安裝過程止推片掉落。(2)辨別正反面，不可裝反。止推片的正面是合金面，硬度較低，并開設(shè)有油槽或油穴；背面是鋼，硬度很高，與曲軸相當(dāng)。裝反會(huì)導(dǎo)致止推片和曲軸快速磨損。(3)合理的裝配間隙。大中型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸向間隙0.120.25mm，小型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸軸向間隙可取0.080.15mm。下曲軸后沒上主軸承螺栓前以及上主軸承螺栓擰緊后，均要用百分表測(cè)量此時(shí)的曲軸軸向間隙是否符合要求。過大或過小的曲軸軸向間隙都會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常穩(wěn)定工作。4.止推片異常磨損、脫落的原因、造成止推片異常磨損、脫落的最直接原因是止推片與曲軸止推面間不能建立有效潤滑，具體原因多種多樣，主要有以下幾種：(1)發(fā)動(dòng)機(jī)零

6、件質(zhì)量問題，常見有：A氣缸體主軸承孔與止推片處安裝面加工不合格，垂直度，平面度超差；B 曲軸主軸頸與止推面處加工不合格垂直度，平面度超差，止推面光潔度不達(dá)要求；C 止推片合金層材料不合格，止推片壁厚超差，止推面平面度、粗糙度超差。上述原因都會(huì)造成在止推片與曲軸止推面間隙過大或間隙過小，止推片合金面與曲軸止推面局部接觸或線接觸，出現(xiàn)無油摩擦和干摩擦現(xiàn)象。(2)離合器質(zhì)量問題，常見有：A 離合器壓盤內(nèi)腔因設(shè)計(jì)或制造原因讓位空間不夠（圖4-1），司機(jī)踩下離合踏板時(shí)，離合過程與膜片彈簧發(fā)生干涉，膜片彈簧在行程內(nèi)繼續(xù)變形，分離力會(huì)急劇上升。分離力傳到曲軸，曲軸止推片面會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的推力。B 膜片彈簧分

7、離爪平面度超差，剛度差，變型大。各分離爪分離間隙不均勻，分離間隙變化大。圖4-1(3)離合器、離合總泵、離合分泵選型不當(dāng)A隨著發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的提升，為保證離合器的后備系數(shù)，離合器壓盤卸載壓緊力在不斷提高，最大分離力也越來越大。離合的瞬間產(chǎn)生的較大分離力如超過了止推軸瓦允許范圍，也影響發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸瓦壽命。B離合分泵分離行程選擇過大，對(duì)螺旋彈簧離合器，分離行程越大，分離力越大。螺旋彈簧離合器分離特性曲線見圖4-2。圖4-2C 選裝免調(diào)試的離合器分泵機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)見圖4-3：圖4-3免調(diào)試的離合器分泵機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是分離軸承和分離爪之間為常壓緊機(jī)構(gòu)，無分離間隙，在使用過程中自動(dòng)補(bǔ)償，免除司機(jī)調(diào)整分離間隙的麻煩

8、。但這套分離機(jī)構(gòu)也有缺點(diǎn)：當(dāng)司機(jī)踩下離合器踏板時(shí)，離合瞬間產(chǎn)生的推力是指向曲軸皮帶輪減振器端，當(dāng)司機(jī)松開離合器踏板時(shí)為防止離合器助力分泵推桿在行車過程中脫落，離合器分泵內(nèi)腔都裝有回位彈簧，推桿處有一定的預(yù)緊力，當(dāng)離合總泵松壓回位不好時(shí)，殘留的油壓和離合器助力分泵回位彈簧的預(yù)緊力一起疊加形成較大的推力。此推力通過分離叉臂杠桿比進(jìn)一步放大，通過分離軸承和飛輪傳到曲軸，推力方向也是指向曲軸皮帶輪減振器端。這樣司機(jī)踩下或松開離合器踏板，曲軸都不是浮動(dòng)狀態(tài)，始終受到推向曲軸皮帶輪減振器端的推力，受力的一側(cè)止推軸瓦和曲軸止推面間難形成潤滑油膜，經(jīng)長時(shí)間不斷的研磨后出現(xiàn)了磨損。因此，選裝免調(diào)試的離合器分泵機(jī)

9、構(gòu)時(shí)，止推軸故障率較高些。(4)止推片裝反止推片背面材料是鋼板，硬度很高，與曲軸相當(dāng)，而且沒有油槽或者油穴，在曲軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，止推片和曲軸迅速磨損。止推片裝反時(shí)，一般運(yùn)行較短時(shí)間或行駛較少里程時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)發(fā)生故障。止推片裝反這種情況比較少，發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)廠裝配過程中更是不太可能，一般發(fā)生這種情況的都是車輛在一些技術(shù)水平相對(duì)較低、管理不嚴(yán)格的修理點(diǎn)維修發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)生。(5)各傳遞扭矩零件同軸度或配合不良，以下情況也會(huì)讓曲軸不是浮動(dòng)狀態(tài)，受力的一側(cè)止推軸瓦和曲軸止推面間難形成潤滑油膜：A當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱固定零件出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)造成變速箱一軸與曲軸同軸度不良；B離合器壓盤安裝不到位從動(dòng)片花鍵套與變速箱一軸

10、花鍵的配合不良；C發(fā)動(dòng)機(jī)一軸軸承位置安裝不對(duì)，與變速箱一軸小頭頂死，會(huì)使曲軸失去軸向間隙；D離合器殼和飛輪殼是有配合間隙的，變速箱安裝時(shí)在重力作用下產(chǎn)生偏心安裝，也會(huì)引起變速箱的一軸軸頭和發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的一軸軸承咬死。還會(huì)出現(xiàn)一軸軸承燒結(jié)，變速箱的一軸軸頭磨出凹坑的現(xiàn)象（圖4-4），在修理廠這點(diǎn)容易會(huì)被忽略。圖4-4（6）使用劣質(zhì)潤滑油：不合格的潤滑油起不到良好潤滑效果，摩擦面溫度會(huì)快速升高，摩擦副間的潤滑油由于溫度升高變質(zhì)、粘度降低，潤滑效果進(jìn)一步惡化，止推片、軸瓦等零件就出現(xiàn)異常磨損。(7)離合器操縱機(jī)構(gòu)故障，會(huì)導(dǎo)致離合器接合不到位或分離不徹底，從而使曲軸持續(xù)受到一個(gè)軸向力，造成止推片與曲軸

11、緊密貼合，無法建立有效潤滑油膜，繼而出現(xiàn)異常磨損，常見有：A離合器操縱機(jī)構(gòu)氣管和油管打折或不順暢，阻力大；B油路中殘留有空氣，沒徹底排空；C離合總泵推桿處沒按要求留有0.51mm的間隙（圖4-5）；圖4-5D 離合踏板回位彈簧過松過軟或離合踏板限位螺釘沒鎖緊，在車輛運(yùn)行過程因振動(dòng)的影響，限位螺釘會(huì)改變其旋入的長度，致使離合器踏板不能完全回位，也即是離合總泵不能完全回位。這樣一來，助力分泵控制壓縮空氣通斷的閥門就不能完全關(guān)閉，助力分泵也同樣不能完全回位，相當(dāng)于車輛運(yùn)行時(shí)半離合狀態(tài)，曲軸也就一直受到這個(gè)向前作用的分離力。(8)路況影響：公交用車或行駛山路車輛，需頻繁踩離合，離合的瞬間產(chǎn)生的分離力，

12、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)止推軸瓦壽命不利。(9)駕駛員不良操作習(xí)慣駕駛員換完擋后腳始終踩在離合器踏板上；車輛通過路況較差路面時(shí)，駕駛員為避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火，總是保持半離合狀態(tài)行駛；等待紅綠燈或者短時(shí)間停車時(shí)，駕駛員不切換到空擋而是通過踩離合來切斷動(dòng)力輸出等不良駕駛習(xí)慣都會(huì)加快止推片的磨損。(10)維護(hù)保養(yǎng)不到位：A可調(diào)試的離合器分泵機(jī)構(gòu)，要求離合器分離爪和分離軸承保持有35mm的間隙（圖4-6尺寸G），分離間隙會(huì)變化的，離合器分離爪的杠桿比通常在3.65.5間，從動(dòng)盤的磨損值會(huì)通過分離爪杠桿比放大，即從動(dòng)盤磨損薄了1mm，離合器分離爪會(huì)翹出3.65.5mm, 特別是新的離合器從動(dòng)盤會(huì)磨損得快些，要及時(shí)調(diào)整間隙。如

13、果不及時(shí)調(diào)整分離間隙，分離爪和分離軸承頂在一起，分離爪的反作用力通過飛輪傳到曲軸。在推力的作用下曲軸也不是浮動(dòng)狀態(tài)，會(huì)被一直推向曲軸皮帶輪減振器端，受力的一側(cè)止推軸瓦和曲軸止推面間難形成潤滑油膜，經(jīng)長時(shí)間不斷的研磨后會(huì)出現(xiàn)了磨損；圖4-6B維修保養(yǎng)時(shí)沒檢查曲軸串動(dòng)量，沒及時(shí)發(fā)現(xiàn)止推軸瓦異常磨損，擴(kuò)大故障。常用的檢查曲軸串動(dòng)量方法：百分表座吸合在發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪室上，百分表頭打在曲軸減振器上，往飛輪端撬曲軸減振器，百分表頭對(duì)零，踩離合踏板，這時(shí)百分表讀數(shù)應(yīng)在0.10.2mm（圖4-7）。圖4-7C整車廠和維修廠每次裝好變速箱后，忽略檢查曲軸前后竄動(dòng)量是否在許可的范圍內(nèi)，如能按規(guī)定檢查，發(fā)現(xiàn)竄動(dòng)量不在許可范圍就可查明原因，防止故障進(jìn)一步擴(kuò)大。5.結(jié)論：止推片異常磨損、脫落除了零件質(zhì)量問題外，最主要原因是因?yàn)橹雇破窃谧類毫拥墓r下工作的零件，同時(shí)，很少有止推片采用強(qiáng)制潤滑的，止推片主要是靠主軸瓦處滲出機(jī)油和飛濺過來的機(jī)油潤滑，潤滑條件很差。當(dāng)曲軸長期受到同一方向的軸向力時(shí)，曲軸不是浮動(dòng)狀態(tài)， 這時(shí)從主軸瓦處滲出機(jī)油會(huì)從不受力那側(cè)止推軸瓦和曲軸止推面的間隙處泄掉，受力的一對(duì)止推片與曲軸止推面不能形成足夠厚度的、完整的、連續(xù)的