發(fā)動機止推片異常磨損、脫落故障淺析

1、發(fā)動機止推片異常磨損、脫落故障淺析馮偉 梁振北廣西玉柴機器股份摘要本文主要就發(fā)動機曲軸止推片的定義、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)濟的高速開展，對汽車尤其是商用車的需求迅速增加，對發(fā)動機的需求也隨之增加。發(fā)動機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行。發(fā)動機曲軸止推片異常磨損、脫落是發(fā)動機常見故障之一，本文僅對發(fā)動機曲軸止推片異常磨損、脫落做一些探討和分析，尋找誘發(fā)故障確實切原因。1.止推片的定義、形狀及材料止推片又稱止推滑動軸承，在發(fā)動機中主要起著曲軸軸向支撐的作用，在

2、保證曲軸周向轉(zhuǎn)動的同時，阻止曲軸軸向竄動。止推片品種繁多，因為用在曲軸上，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，一臺機為4片，以二個半圓環(huán)為一組，分上下片，一般下片設(shè)有一個定位舌或定位孔；翻邊主軸瓦時為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。 止推片屬于滑動軸承類，2003年3月出版的?中國機械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編?中中國標(biāo)準(zhǔn)出版社和全國滑動軸承標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會共同選編的滑動軸承卷中有32個國家標(biāo)準(zhǔn)，2

3、2個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；其內(nèi)容包括：術(shù)語、分類及符號，檢驗方法，材料和產(chǎn)品技術(shù)要求。常用止推片的止推外表鍍有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)動機軸瓦、止推片是發(fā)動機的主要摩擦副，它承受很高的動載荷，在發(fā)動機運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)動機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?；瑒虞S承(止推片)系統(tǒng)實際上就是一個相對作用并相互作用且相互牽連的假設(shè)干元素的有機結(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運動的外表之間，始終要求存在足夠厚度的、完整的、連續(xù)的油膜，并

4、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防止干摩擦；適宜的工作間隙，工作時能產(chǎn)生足夠厚度的完整的油膜；有流動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)動機內(nèi)是一個較小的精密零件，它的作用是保護曲軸，同時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)動機壽命。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體、主軸承蓋或者曲軸箱的止推槽上，防止

5、安裝過程止推片掉落。(2)區(qū)分正反面，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；反面是鋼，硬度很高，與曲軸相當(dāng)。裝反會導(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)動機曲軸軸向間隙0.120.25mm，小型發(fā)動機曲軸軸向間隙可取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，均要用百分表測量此時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使發(fā)動機不能正常穩(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)動機零件質(zhì)量問題，常

6、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)計或制造原因讓位空間不夠圖4-1，司機踩下離合踏板時，離合過程與膜片彈簧發(fā)生干預(yù)，膜片彈簧在行程內(nèi)繼續(xù)變形，別離力會急劇上升。別離力傳到曲軸，曲軸止推片面會產(chǎn)生一個很大的推力。B 膜片彈簧別離爪平面度超差，剛

7、度差，變型大。各別離爪別離間隙不均勻，別離間隙變化大。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)動機最大扭矩的提升，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，最大別離力也越來越大。離合的瞬間產(chǎn)生的較大別離力如超過了止推軸瓦允許范圍，也影響發(fā)動機止推軸瓦壽命。B離合分泵別離行程選擇過大，對螺旋彈簧離合器，別離行程越大，別離力越大。螺旋彈簧離合器別離特性曲線見圖4-2。圖4-2C 選裝免調(diào)試的離合器分泵機構(gòu)，結(jié)構(gòu)見圖4-3：圖4-3免調(diào)試的離合器分泵機構(gòu)特點是別離軸承和別離爪之間為常壓緊機構(gòu)，無別離間隙，在使用過程中自動補償，免除司機調(diào)整別離間隙的麻煩。但這套別離機構(gòu)也

8、有缺點：當(dāng)司機踩下離合器踏板時，離合瞬間產(chǎn)生的推力是指向曲軸皮帶輪減振器端，當(dāng)司機松開離合器踏板時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，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。此推力通過別離叉臂杠桿比進一步放大，通過別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。這樣司機踩下或松開離合器踏板，曲軸都不是浮動狀態(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)試的離合器分泵機構(gòu)時，止推軸故障率

9、較高些。(4)止推片裝反止推片反面材料是鋼板，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)動下，止推片和曲軸迅速磨損。止推片裝反時，一般運行較短時間或行駛較少里程時發(fā)動機就會發(fā)生故障。止推片裝反這種情況比擬少，發(fā)生在發(fā)動機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)水平相對較低、管理不嚴(yán)格的修理點維修發(fā)動機時發(fā)生。(5)各傳遞扭矩零件同軸度或配合不良，以下情況也會讓曲軸不是浮動狀態(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)動機和變速箱固定零件出現(xiàn)故障時，會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片花鍵套與變速箱一軸花鍵的配合不良；C

10、發(fā)動機一軸軸承位置安裝不對，與變速箱一軸小頭頂死，會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，變速箱安裝時在重力作用下產(chǎn)生偏心安裝，也會引起變速箱的一軸軸頭和發(fā)動機曲軸上的一軸軸承咬死。還會出現(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，在修理廠這點容易會被忽略。圖4-46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)離合器操縱機構(gòu)故障，會導(dǎo)致離合器接合不到位或別離不徹底，從而使曲軸持續(xù)受到一個軸向力，造成止推片與曲軸緊密貼合，無法建立有效潤滑

11、油膜，繼而出現(xiàn)異常磨損，常見有：A離合器操縱機構(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，在車輛運行過程因振動的影響，限位螺釘會改變其旋入的長度，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)于車輛運行時半離合狀態(tài)，曲軸也就一直受到這個向前作用的別離力。(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)生的別離力，對發(fā)動機止推軸瓦壽命不利。(9

12、)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，駕駛員為防止發(fā)動機熄火，總是保持半離合狀態(tài)行駛；等待紅綠燈或者短時間停車時，駕駛員不切換到空擋而是通過踩離合來切斷動力輸出等不良駕駛習(xí)慣都會加快止推片的磨損。(10)維護保養(yǎng)不到位：A可調(diào)試的離合器分泵機構(gòu)，要求離合器別離爪和別離軸承保持有35mm的間隙圖4-6尺寸G，別離間隙會變化的，離合器別離爪的杠桿比通常在3.65.5間，從動盤的磨損值會通過別離爪杠桿比放大，即從動盤磨損薄了1mm，離合器別離爪會翹出3.65.5mm, 特別是新的離合器從動盤會磨損得快些，要及時調(diào)整間隙。如果不及時調(diào)整別離間隙，別離爪和別離

13、軸承頂在一起，別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狀態(tài)，會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)長時間不斷的研磨后會出現(xiàn)了磨損；圖4-6B維修保養(yǎng)時沒檢查曲軸串動量，沒及時發(fā)現(xiàn)止推軸瓦異常磨損，擴大故障。常用的檢查曲軸串動量方法：百分表座吸合在發(fā)動機齒輪室上，百分表頭打在曲軸減振器上，往飛輪端撬曲軸減振器，百分表頭對零，踩離合踏板，這時百分表讀數(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)竄動量不在許可范圍就可查明原因，防止故障進一步擴大。5.結(jié)論：止推片異常磨損、脫落除了零件質(zhì)量問題外，最主要原因是因為止推片是在最惡劣的工況下工作的零件，同時，很少有止推片采用強制潤滑的，止推片主要是靠主軸瓦處滲出機油和飛濺過來的機油潤滑，潤滑條件很差。當(dāng)曲軸長期受到同一方向的軸向力時，曲軸不是浮動狀態(tài)， 這時從主軸瓦處滲出機油會從不受力那側(cè)止推軸瓦和曲軸止推面的間隙處泄掉，受力的一對止推片與曲軸止推面不能形成足夠厚度的、完整的、連續(xù)