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康明斯轴瓦故障分析

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人气:-发表时间:2020-02-29 12:52【

一:轴瓦正常运行特征

轴瓦的常规磨损很大部分发生在发动机启动或最初运行阶段。除此外,轴瓦的磨损率明显减小。 在足够的预防措施下,在研磨过程中,只有非常小或没有微粒呈现在轴瓦表面上。在这种情况轴瓦有一个相当长的寿命循环周期。 

一个很好的证明,轴瓦使用超过其使用寿命,表现为发动机有噪音和润滑油压力降低。

这些擦伤的出现没有问题,除非达到合金基础层。如果继续运行,这些刮伤可能会消失。

正常磨损表现为由于没有被机油滤清器滤掉的微粒引起少量轴瓦表面擦伤。

由于故障,轴瓦早期失腐蚀

        现象

腐蚀的典型现象表现为在轴瓦表面形成黑色合成物或小凹槽。

        原因

腐蚀是润滑油组成物在轴瓦合金上产生化学反应形成的。这些象水或发动机运行时润滑剂氧化产生的氧化物不属于润滑系统,当轴瓦在腐蚀环境中运行时这些有害反应会加剧,导致轴瓦合金表面一种或多种合金元素剥落,或形成脆性氧化物。

在第一阶段,受腐蚀的金属由于本身附着性差和强 度疲劳脱离母体,在滑行表面上易脆裂的氧化 层也由于疲劳或腐蚀剥落,少数附着性强的颗粒仍停留在这些表面上。

润滑油工业已经开发出添加剂来阻止发动机长 时间运行过程中润滑油氧化,极大降低了氧化危害, 但是并没有完全消除它。发动机运行产生的热量加速了氧化过程。轴瓦裸露在空气和水里 ,或与润滑油中的其它材料,包括能产生接触反应的金属,也会产生腐蚀。

其它包括曲轴箱窜气或高硫磺含量燃料燃烧,再加上无机酸的形成也会引起腐蚀。

        纠正

根据发动机制造商的规定更换润滑油;如果是曲轴箱窜气(气体下窜到曲轴箱)引 起的腐蚀,如果有必要,更换活塞环和重新装配发动机。


        二:现象

表面大部分区域抗磨材料剥落,钢背裸露在外。

        原因

当运行的轴瓦温度高于熔点326ºC  或高于锡的熔点231ºC ,由于轴产生相当大的牵引力,防摩擦材料达到其热碎裂点。


热疲劳

        原因

在这种情况下,铅和锡将会熔化,与铜分离,表面涂层失去钢背支撑,因此材料剥落。热条件下产生的易脆性是由于轴瓦某些区域过度受热而形成的。过度受热还能引起径向间隙不足,产生杂质,曲轴颈部变形,缸体与曲轴中心线不重合。

        纠正

根据发动机制造商的推荐的间隙安装轴瓦;当更换润滑油时,要保证润滑油绝对清洁;安装发动机时,去除所有加工残渣和污垢;在安装新轴瓦之前,应仔细观察所有曲轴颈部尺寸,核实缸体和曲轴中心重合度。


         三:普通疲劳

         现象

轴瓦表面显示不规则的抗摩擦材料分离区域。


        原因

由于不正常或循环压力引起强度疲劳,换句话说,达到了载荷峰值。疲劳断裂起源于过载,垂直传播到轴瓦表面上。达到轴瓦合金和支撑材料( 钢 背) 焊缝以前,断裂改变了其方向,平行传播到焊缝。

由于轴瓦材料分离,这些 断裂会相互连接。最常见的疲劳发生在三层轴瓦合金的最上层,当断裂发生,经过垂直传播后,它将平行传播到镀镍层,导致一些区域镀镍层减少


纠正

假如轴瓦的使用寿命低于预期寿命,检查发动机运行温度和载荷情况,消除可能存在的缺陷。遵照发动机制造商的推荐,避免使发动机运行过载。

       四: 轴瓦润滑油不足

        现象

当轴瓦由于缺乏润滑油或润滑油稀释失效时,它的运行表面变得光亮。如果完全没有润滑油,轴瓦表现为其与曲轴轴颈接触的光滑 表面区域沿轴方向材料被剥落。

         原因

轴瓦和曲轴间润滑油不足或润滑油膜稀释,将磨损轴瓦电镀层,一般由以下原因造成:

垂直间隙不足;

润滑油稀释;

发动机长时间低速运转。润滑油的缺乏,导致轴瓦与曲轴轴颈相 互撞击,由于抗摩擦材料的剥落 磨损加剧。通常由以下原因造成:

部分润滑油通道阻塞;

选择轴瓦尺寸过小;主轴瓦装反(下轴瓦反装为上轴瓦)油泵或减压阀功能不好;


        纠正

在选择新轴瓦时检查曲轴颈部尺寸;如果有必要,研磨曲轴颈部

检查油泵和减压阀的工作状况,如果有必要,修复或更换。检查轴瓦润滑油孔是否与缸体以及连杆的润滑油孔在一条线上; 避免使发动机长时间在低速下运转; 检查润滑油含燃油或冷却液的稀释情况。

          五:   气蚀

       现象

轴瓦表面部分区域被腐蚀。一腐蚀穿透轴瓦合金层厚度达到钢背。

        原因

气蚀的一种损坏形式是轴瓦抗摩擦合金层上瞬间低压油蒸气泡爆炸而形成的。发动机循环运行中加载在轴瓦上的载荷在强度和方向上迅速起伏,导致轴瓦的润滑油膜压力迅速改变。

这种压力变化随次数的增加越来越高,使得轴瓦和曲轴颈部的变形也变大。

曲轴润滑油孔润滑油流速过快,凹槽、窄沟、尖角等不连续的面引起的润滑油流速改变也会引起轴瓦腐蚀。

        轴瓦气蚀主要有以下四种情况:

吸气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之后;

换气引起的腐蚀—发生在曲轴运动之前;

气穴流动引起的腐蚀;

气穴撞击引起的腐蚀。

        纠正

根据发动机制造商的推荐使用有粘性的润滑油;

检查润滑油油压;避免润滑油被污染;

检查装配间隙。


       六: 间隙过大

        现象

轴瓦侧面边界部分抗磨擦层合金变形/移位 引起的微粒刮伤轴瓦表面。.

        原因

假如曲轴或曲轴颈部尺寸比推荐值最小值还小, 而且轴瓦内腔尺寸比推荐的最大值还大, 这样会导致润滑油间隙比允许的值大。间隙过 大使得曲轴没有液态动力支撑,曲轴与轴瓦表面接触,引起轴瓦抗摩擦层融化或表面变形        纠正

检查轴瓦、连杆和曲轴颈部的直径尺寸;应用正确的连杆螺栓扭矩,根据制造商的建议 时间更换螺栓;根据发 动机制造商的建议保持的发动机润滑油充足。


        安装错误引起的轴瓦早期失效

        轴向间隙不足 (纵向)

      

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