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(rùn)滑條件以及止推片本身 質(zhì)量特性來(lái)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(guó)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(jiàn)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

2、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、3 月出 版的中國(guó)機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編 中中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社和全國(guó)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)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，22個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；其內(nèi)容包括： 術(shù)語(yǔ)、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 0.45 0.75mm厚度的合金層（圖 1-3 ）。 2. 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(rùn)滑失效。 滑動(dòng)軸承 （止推片）系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)相對(duì)

4、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、 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 HB

5、240320。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(rùn)滑脂。潤(rùn)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止推槽上，防止安裝過(guò)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 0.12 0.25mm，小型發(fā)動(dòng)機(jī)曲 軸軸向間隙可取 0.08 0.15mm。下曲軸后沒(méi)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

6、符合要求。 過(guò)大或過(guò)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(rùn)滑，具體原因多種多樣，主要有以下幾種： (1) 發(fā)動(dòng)機(jī)零件質(zhì)量問(wèn)題，常見(jiàn)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(guò)大或間隙過(guò)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(wú)油摩擦和干摩擦

7、現(xiàn)象。 (2) 離合器質(zhì)量問(wèn)題，常見(jiàn)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(guò)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(lái)越大。 離合的瞬間產(chǎn)生的較大分離力如超過(guò) 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

8、合分泵分離行程選擇過(guò)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(jiàn)圖 4-2。 圖 4-2 C 選裝免調(diào)試的離合器分泵機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)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(wú)分 離間隙，在使用過(guò)程中自動(dòng)補(bǔ)償， 免除司機(jī)調(diào)整分離間隙的麻煩。 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(guò)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

9、位彈簧的預(yù)緊力一起疊加形成較大 的推力。此推力通過(guò)分離叉臂杠桿比進(jìn)一步放大， 通過(guò)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(rùn)滑油膜，經(jīng)長(zhǎng)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)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(méi)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

10、種情況比較少， 發(fā)生在發(fā) 動(dòng)機(jī)廠裝配過(guò)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(rùn)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

11、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(rùn)滑油： 不合格的潤(rùn)滑油起不到良好潤(rùn)滑效果， 摩擦面溫度會(huì)快速升高， 摩擦副間的 潤(rùn)滑油由于溫度升高變質(zhì)、粘度降低，潤(rùn)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， 造成止推片與曲軸緊密貼合， 無(wú)法建立有效潤(rùn)滑油膜， 繼 而出現(xiàn)異常磨損，常見(jiàn)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(méi)徹底排空； C離合總泵推桿處沒(méi)

12、按要求留有 0.5 1mm的間隙（圖 4-5）； 圖 4-5 D 離合踏板回位彈簧過(guò)松過(guò)軟或離合踏板限位螺釘沒(méi)鎖緊， 在車輛運(yùn)行過(guò)程因 振動(dòng)的影響， 限位螺釘會(huì)改變其旋入的長(zhǎng)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(lái)， 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，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(guò)路況較差

13、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(guò)踩離合來(lái)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 3 5mm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 3.6 5.5 間，從動(dòng)盤的磨損值會(huì)通過(guò)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 3.6 5.5mm, 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

14、的反作用力通過(guò)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(rùn)滑油膜， 經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間不斷的研磨后會(huì)出現(xiàn)了磨損； 圖 4-6 B維修保養(yǎng)時(shí)沒(méi)檢查曲軸串動(dòng)量，沒(méi)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 0.1 0.2mm（圖 4-7）。 圖 4-7 C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(wèn)題外， 最主要原因是因?yàn)橹雇破?是在最惡劣的工況下工作的零件， 同時(shí)，很少有止推片采用強(qiáng)制潤(rùn)滑的， 止推片 主要是靠主軸瓦處滲出機(jī)油和飛濺過(guò)來(lái)的機(jī)油潤(rùn)滑， 潤(rùn)滑條件很差。 當(dāng)曲軸長(zhǎng)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)的油膜，長(zhǎng)期不斷研