發(fā)動機連桿滾針軸承失效分析及產(chǎn)品改進研究

1、摘 要 摩托車連桿滾針軸承的運動及受力狀態(tài)比較復雜，現(xiàn)針對某型號發(fā)動機的連桿滾針軸承失效樣品作失效分析。分析表明承受載荷過大，滾針的表面應力分布不均，保持架和連桿的結(jié)構(gòu)強度和耐磨性不足等原因是連桿滾針軸承發(fā)生早期失效的主要因素。針對產(chǎn)品的失效原因，提出滾針的凸度技術(shù)以消除滾針的邊緣效應，提出保持架和連桿的熱處理技術(shù)以改善保持架和連桿的抗疲勞能力和耐磨性等工藝改進方案，協(xié)助生產(chǎn)廠家改進產(chǎn)品性能并提高其使用壽命。關(guān)鍵詞 滾針軸承；失效分析；工藝改進；摩托車Abstract Motion of motorcycle connecting rod needle bearing and force it

2、 bears are very complicated. For a model of the engine connecting rod needle bearing failure samples for failure analysis. Analysis showed that the bearing load is too large, uneven distribution of needle surface stress, the cage and the connecting rod of a lack of structural strength and wear resis

3、tance due to early failure of the connecting rod needle bearing main factors. Reasons for product failure occurs, raise the crown needle technology, heat treatment of the cage and the connecting rod technology, used to improve the needle of the Edge effect and to raise the cage and the connecting ro

4、ds resistance to fatigue and wear resistance, etc. process improvement program to help manufacturers improve product performance and increase its service life.Keywords Needle roller bearings Failure Analysis Process Improvement motorcycle目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題的提出11.2 本課題國內(nèi)狀況41.3 滾動軸承國內(nèi)外狀況與研究

5、方法61.4 三輪摩托車的國內(nèi)市場狀況7本章小結(jié)8第2章 連桿滾針軸承失效分析92.1 連桿滾針軸承接觸疲勞失效102.1.1點蝕102.1.2 疲勞剝落112.1.3 影響疲勞失效的因素122.2 磨損失效132.2.1 磨粒磨損132.2.2 粘著磨損142.3 燒傷損壞152.4 塑性變形失效162.5 微觀分析172.6 連桿滾針軸承的潤滑182.6 連桿滾針軸承失效總結(jié)202.7 軸承的壽命計算21本章小結(jié)22第3章 連桿滾針軸承改進方法研究233.1連桿滾針軸承工作時的運動及受力分析233.1.1運動分析233.1.2受力分析233.2滾針軸承263.2.1 滾針的標準263.2.

6、2 滾針凸度對軸承壽命的影響273.2.3 滾針凸度的合理設(shè)計273.2.4 目前設(shè)計在存在的問題293.2.5 改進意見293.2.6滾針的凸度計算設(shè)計303.3 滾針軸承保持器323.3.1保持架的鎖針323.3.2 “M”型保持架333.3.3 “K”型保持架333.3.4 保持架徑向定位353.3.5 保持架表面處理353.3.6 滾針和保持器的熱處理36本章小結(jié)37第4章 連桿滾針軸承的工藝改進措施384.1 滾針的工藝改進措施384.1.1滾針的凸度加工384.1.2 對數(shù)型凸度滾針超精研導輥的設(shè)計與加工394.2 滾針軸承保持架的工藝改進措施434.2.1 鎖針部位主參數(shù)的確定4

7、34.2.2 保持架表面處理454.3 連桿滾針軸承的游隙454.3.1 影響軸承徑向工作游隙的因素454.3.2 軸承徑向游隙的合理選擇474.3.3 M型保持架的滲碳工藝47本章小結(jié)48第五章 連桿滾針軸承現(xiàn)階段改進后的效果495.1 滾針軸承的改進495.2 連桿的改進52本章小結(jié)58第六章 連桿滾針軸承的有限元分析596.1 滾針軸承的有限元分析596.2 連桿的有限元分析62本章小結(jié)64結(jié)論65參考文獻66致謝67第1章 緒論1.1 課題的提出三輪摩托車作為一種運輸機械，適用于城鄉(xiāng)之間的中、短途運輸，由于該類車體積小、價格低、操作簡便、方便實用，從而深受廣大農(nóng)民和城鄉(xiāng)個體勞動者的喜愛

8、。近年來，隨著城鄉(xiāng)道路建設(shè)質(zhì)量的不斷提高，對車輛駕駛舒適性要求也逐漸從路面轉(zhuǎn)向了車輛自身，而發(fā)動機作為直接與駕駛者接觸的部件，對駕駛的舒適性和安全性的影響是不言而喻的。三輪摩托車與二輪摩托車在使用上的主要區(qū)別是行駛速度較低：一般三輪摩托車在道路上行駛時最高時速為30km/h。而二輪摩托車在城市道路上行駛時最高時速為50 km/h，在封閉的機動車專用道路和公路上行駛時最高時速為60 km/h。三輪摩托車常用于運載重物，較二輪摩托車負荷高。考慮用途和使用環(huán)境，一些廠家直接選用首選排量較大的發(fā)動機，如125 ml、150 ml的發(fā)動機，功率大，動力強勁，比較適合載重和長途行駛。但是，我國某些三輪摩托

9、車的質(zhì)量在出廠前根本沒有完善的質(zhì)量保證體系對其進行保證，在市場上銷售，質(zhì)量問題較多，如發(fā)動機故障、車架斷裂、斷軸、制動失靈、油路起火等大的質(zhì)量問題。 其主要原因是：企業(yè)為滿足消費者對三輪摩托車高承載、低油耗的使用需求和追求利潤，對整車局部外形和發(fā)動機型式進行了變型設(shè)計，如風冷改水冷，擴缸等。尤為嚴重的是，將某125ml發(fā)動機擴缸后（有風冷機型，有水冷機型），變成150ml排量發(fā)動機，裝到原設(shè)計為150ml排量的摩托車上，屬于典型的小馬拉大車。這些小排量發(fā)動機只經(jīng)過簡單的擴缸（即加大活塞、活塞環(huán)、活塞銷和氣缸）等進行改變。而沒有對其他如曲柄連桿組件、曲軸箱及主軸承等支撐件、運動零件進行認真的分析

10、研究和改進。發(fā)動機完全沒有儲備功率和扭矩，使發(fā)動機始終處于高速、高溫、高負荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，提前消耗了發(fā)動機的動能，使機件嚴重磨損，最終造成發(fā)動機使用壽命大大縮短。圖1-1 曲柄連桿總成作為三輪摩托車發(fā)動機中重要的部件的曲柄連桿總成（圖1-1），其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到三輪摩托車駕駛舒適性、安全性和工作可靠性。曲柄連桿總成是三輪摩托車發(fā)動機中的一個重要部件，其中受力較大、工藝復雜、制造精度要求高的是帶圓柱滾子的滾針軸承，如圖1-2。滾針軸承是帶圓柱滾子的滾子軸承，相對其直徑，滾子既細又長(滾子長度為直徑的310倍，直徑一般不大于5mm )，這種滾子稱為滾針。盡管具有較小的截面，滾針軸承仍具有較高的負荷

11、承受能力，因此，特別適用十徑向空間受限制的場合。圖1-2 滾針軸承近幾年，隨著中央富農(nóng)政策和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，三輪摩托車已成為農(nóng)民朋友致富的“好幫手”。三輪摩托車承載能力適中，道路適應性強，既適用于農(nóng)戶自產(chǎn)自銷式的小規(guī)模經(jīng)營，又適用干短途載客，是農(nóng)民增加收人的重要工具。在鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村，三輪摩托車成了更多農(nóng)民替代牛車和自行車的代步工具，快捷、方便、價位低、操作簡單的特點，正好迎合了農(nóng)村的消費需求。三輪摩托車在客、貨運輸方面發(fā)展迅速，也使許多城市下崗職工紛紛加人了這種投資小、見效快、技術(shù)要求不高的經(jīng)營隊伍。貨運三輪摩托車在農(nóng)村和城鎮(zhèn)得到了廣泛使用。在實際使用過程中，三輪摩托車駕駛員經(jīng)常出現(xiàn)裝載貨

12、物超載或超員載人等違規(guī)現(xiàn)象，從而發(fā)動機超負荷運轉(zhuǎn)，造成發(fā)動機過熱停機或曲柄連桿總成損壞等故障的產(chǎn)生。如曲柄連桿總成中滾針軸承組件的滾針軸承潤滑不良、滾針磨損、保持架破壞、連桿大頭內(nèi)壁損壞等失效情況。此外還有：(1)曲軸斷裂，行駛途中曲柄軸突然斷裂，打壞曲軸箱，造成整臺發(fā)動機報廢；(2)連桿斷裂，導致活塞、缸體、曲軸箱損壞；(3）活塞銷斷裂，導致活塞、連桿、缸體損壞；(4）曲軸明顯彎曲變形，造成主軸承報廢，需更換等。三輪摩托車發(fā)動機在實際使用過程中出現(xiàn)的損壞發(fā)生過載失效和疲勞破壞的主要部分是發(fā)動機的曲柄連桿滾針軸承裝置（見圖1-3，圖1-4，圖1-5，圖1-6）。圖1-3 連桿滾針軸承失效樣品

13、圖1-4 滾針軸承失效樣品 圖1-5 曲柄連桿損壞樣品 圖1-6 曲柄銷損壞樣品目前全國三輪摩托車每年有300多萬輛的產(chǎn)銷規(guī)模，全面、系統(tǒng)的研究“高速重荷摩托車發(fā)動機曲柄連桿總成”提高整車的質(zhì)量，勢在必行。1.2 本課題國內(nèi)狀況三輪摩托車是一種應用廣、快速、經(jīng)濟、舒適的交通、運動工具，它具有靈活、輕便、機動和高速等特點。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代摩托車產(chǎn)業(yè)已經(jīng)融合了機電技術(shù)、信息與數(shù)字化技術(shù)、控制與測試技術(shù)、新工藝技術(shù)和新材料技術(shù)等諸多高新技術(shù)，成為了一種技術(shù)含量很高的產(chǎn)品，是名副其實的技術(shù)密集型和資金密集型產(chǎn)業(yè)。2008年，全球摩托車產(chǎn)量約4500萬輛，中國、日本和意大利三個摩托車生產(chǎn)大國，產(chǎn)

14、量超過世界摩托車總量的80%，出口量占世界摩托車總量的一半以上。提高摩托車整車及發(fā)動機質(zhì)量，零部件是關(guān)鍵。而目前我國摩托車零部件質(zhì)量水平普遍不高，有影響、上規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)不多，大部分企業(yè)由于資金所限，不能實現(xiàn)技術(shù)改造和設(shè)備引進，從而陷入了技術(shù)落后，質(zhì)量下降，利潤減少的惡性循環(huán)。據(jù)有關(guān)資料介紹，歐、美、日等摩托車強國的各種汽油機，早已實施200小時以上的全負荷強化試驗，平均無故障間隔時間超過1000小時。而在我國20世紀80年代才將可靠性工程應用到內(nèi)燃機行業(yè)，且只有100h強化試驗（其中包含20h的低負荷磨合運轉(zhuǎn)），實際滿負荷試驗只有80小時。應盡快采取切實有效的措施，加以改進，并落實到摩托車產(chǎn)

15、品的試驗中去，減少與國外先進水平的差距。我國摩托車發(fā)動機配件設(shè)計方法落后。相對摩托車工業(yè)發(fā)達國家來說，我國摩托車綜合技術(shù)水平落后約10-15年。目前仍然停留在盲目仿照國外機型的零配件，極少有配件企業(yè)采用CAD/CAM/CAE等軟件對零件進行靜、動態(tài)強度分析以及與整機分析研究。滾針軸承是摩托車發(fā)動機中重要的機械零部件，其壽命直接影響到發(fā)動機的工作性能。滾針結(jié)構(gòu)設(shè)計最重要的一點就是滾針的凸度設(shè)計，滾針軸承凸度設(shè)計的目的，是消除或減少滾子與滾道間的壓力分布，因其有限長線接觸副所造成在接觸區(qū)域兩端出現(xiàn)壓力奇異分布的邊緣效應，或者在中部出現(xiàn)壓力集中的現(xiàn)象，從而等強度利用接觸線上每一點的材料性能，提高滾針

16、軸承的承載能力，使用壽命和抗偏斜載荷的能力。目前，國內(nèi)的不少滾針生產(chǎn)廠家缺乏對滾針凸度的真正意義上的研究。沒有對滾針的凸型和凸度量進行系統(tǒng)的分析設(shè)計，導致滾針質(zhì)量較國外先進行業(yè)的同類產(chǎn)品的承載能力和使用壽命都有很大的距離。滾針的凸度技術(shù)包括滾針的凸度設(shè)計、凸度滾針生產(chǎn)和滾針凸度的檢測技術(shù)。在國內(nèi)，由于歷史的原因，現(xiàn)代軸承工業(yè)本身起步較晚。特別是近幾年，各大軸承企業(yè)由于各方面的原因，軸承CAE的研究工作沒有取得太大的進展。而中小企業(yè)本身基礎(chǔ)較差、技術(shù)力量薄弱。技術(shù)上的落后狀態(tài)一直未得到根本上的改變，也無暇從事這方面的研究工作。但是可喜的是，隨著科學技術(shù)的進步及人們思想觀念的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)有部分企業(yè)和

17、高校在應用有限元法解決軸承問題方面做出了有益的探索和研究。如羅繼偉博士在80年代初，將子結(jié)構(gòu)分析技術(shù)引入有限元法，并將該思想進一步引入到滾動軸承彈性接觸問題的分析中，研究了多體彈性接觸問題，對鐵路軸承與承載鞍系統(tǒng)進行了有限元分析，提出了改進與優(yōu)化設(shè)計方案，通過疲勞實驗測試，取得了成功。馬家駒在90年代初期對圓柱滾子凸度進行了三維的數(shù)值分析，給出了凸度的計算方法，有效地減少了滾子邊緣應力。最近幾年，商業(yè)有限元軟件在求解接觸問題上取得了很大的發(fā)展，如ANSYS，MARC等軟件在國內(nèi)外得到廣泛應用。2001年洛陽軸承研究所購進了ANSYS和MARC有限兀分析及仿真大型有限元(CAE)軟件。瓦房店軸承

18、集團公司、西北軸承集團公司及萬向集團公司也相繼購入了ANSYS和MARC等相關(guān)的有限元軟件，在國內(nèi)軸承企業(yè)中已率先開始了在這方面的研究，取得了一定的成績。洛陽軸承研究所通過幾年的研究，已基本上解決了人們對CAE軟件能否解決軸承問題、求解結(jié)果是否可靠的問題，在鐵路貨車軸承的研究方面，應用ANSYS分析軟件也取得了一些成果。1.3 滾動軸承國內(nèi)外狀況與研究方法早期，人們只是根據(jù)簡單的力學關(guān)系，理想的運動狀態(tài)來分析確定軸承的承載和運動情況，這顯然是很粗糙的。Stribeck首先應用Hertz理論建立了球軸承的靜力分析模型，并于1901年推導出鋼球的最大載荷Qmax與徑向載荷F之間的關(guān)系。Palmgr

19、en等人對軸承在徑向、軸向和力矩載荷作用下的變形與滾動體載荷分布進行了分析。在傳統(tǒng)靜力學分析方法的基礎(chǔ)上，Jones A B首先于1959年提出了擬動力學分析方法，他用套圈控制理論建立的擬動力學分析模型考慮了鋼球的離心力和陀螺力矩，并把其與外載荷一起計入到每個軸承元件的力和力矩平衡方程中，然后對這一組非線性方程采用Newton-Raphson迭代法進行求解，可得到鋼球上的真實載荷分布、可接受的疲勞壽命預測及軸承剛度。滾道控制理論的不足之處是未考慮潤滑劑的作用，因此不能正確地預測軸承內(nèi)部的滑動。隨著彈流理論(EHL)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)軸承中鋼球與滾道接觸處存在有彈流油膜，可避免金屬直接接觸，并能較

20、精確地推算出彈流油膜的形狀、厚度及壓力分布。Harris T A在此基礎(chǔ)上建立了球軸承的新分析模型，Poplawski于1972年對Harris的方法做了改進，考慮的因素更為全面。Rumbarge:又提出了分析理論，使擬動力學分析理論更趨完善。在高速狀態(tài)下，球軸承各元件的動力學特性對軸承性能的影響不容忽視。Walters C T在1971年首先提出了動力學分析模型，考慮了鋼球的四個自由度運動方程和保持架六自由度運動方程，利用4階龍格庫塔法進行積分，可計算出軸承在任意時刻鋼球及保持架的位移、轉(zhuǎn)速以及軸承內(nèi)部的滑動等。1977年，Harris T A等進一步發(fā)展了Walters C T的分析模型，

21、考慮了鋼球受力與力矩不平衡時產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩，從而構(gòu)成了軸承的動力學分析模型。1984年，Gupta PK出版了Advanced Dynamic of Rolling Elements一書，系統(tǒng)地分析了軸承各零件間的相互作用，考慮軸承從開始起動的整個動力學過程，建立了軸承系統(tǒng)的運動微分方程。1991年，Harris T A編著的Rolling Bearing Analysis已出第三版，內(nèi)容包括滾動軸承理論分析的各主要方面和最新發(fā)展的主要成果，被公認為滾動軸承理論和技術(shù)方面的權(quán)威著作。1996年，Meeks C R建立了保持架六自由度動力學分析模型，并實現(xiàn)了各元件間的不同設(shè)計和不同復雜程

22、度的計算機程序，形成了一種經(jīng)濟有效的軸承分析工具。國外，Toshio和Yamamoto對以滾動軸承為支承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)進行研究，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子具有多種形式的臨界轉(zhuǎn)速，分析認為原因主要是由于滾動軸承的非線性因素造成的。Ehrich研究了高速軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的混沌理論。指出倍周期分叉如果接近Feigenbaum常數(shù)，響應會出現(xiàn)混沌。此外，許多學者還對軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行了相關(guān)的理論研究。2從國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀看，滾動軸承力學分析的研究經(jīng)歷了靜力學分析、擬動力學分析和動力學分析三個階段。彈流理論的應用標志著靜力學分析方法的成熟，然而靜力學分析并不能對軸承的一些動態(tài)性能進行描述，進而發(fā)展到擬動力學分析方法。擬動力

23、學分析模型能解決軸承運動參數(shù)分析，可基本滿足工程需要，模型較完善，易于應用。但它尚不能完全描述滾動軸承的動態(tài)性能，因而進一步發(fā)展到完全的滾動軸承動力學分析。從理論的完整性看，動力學模型分析方法計及的影響因素最全，但由與高速下軸承各元件間動態(tài)特性復雜，以及計及包括安裝配合等各種因素必然帶來數(shù)學上的復雜與困難，使?jié)L動軸承動力學理論迄今為止仍很不完善。德國的FAG公司有專門的研究中心負責計算軸承的內(nèi)部應力和負荷分布，通常都是使用有限元分析的方法。1985年發(fā)表在Ball and Roller Bearing Engineering的論文“軋鋼機軋輥軸承的負荷分布及軸承座的受力狀態(tài)” ，較詳細的介紹了

24、FAG公司利用FEM(有限元法)和FAGT240程序?qū)垯C預負荷軸承座內(nèi)負荷分布的影響。FAG公司的ThomasLosche利用計算機程序，對圓柱滾子軸承滾子和滾道輪廓形狀對接觸應力和軸承壽命的影響進行了具體的研究，并可進一步推廣到圓錐滾子軸承及球面滾子軸承的研究。目前全球最大的軸承公司SKF，很早就開發(fā)了各種類型的計算機程序。TABACY就是其中一種能夠迅速分析軸承在工作負荷下各個零件的受力情況及壽命的分析程序。美國TORRINGTON公司應用大型通用有限元軟件ANSYS研究了軋機工作輥軸承座及軸承外圈，確定了軸承滾子載荷分布及軸承壽命。國外三輪摩托車在使用特點、設(shè)計造型、品種結(jié)構(gòu)、價格檔次

25、等方面與我國產(chǎn)品有較大差異。國外三輪摩托車多以娛樂、運動及特種用途為主，追求豪華高檔、造型新穎，產(chǎn)品更新快，在新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、計算機及電控技術(shù)的應用，以及在使用的舒適性、安全性及可靠性等方面精益求精，價格昂貴。在國外，滾針凸度技術(shù)在國外稱之為CROWNING。CROWNING是日本NNR公司的特別講法，（美國TORRINGTON稱之為CONTROLLED CONTOUR，德國稱之為FAG代號為ZB2）。CROWNING是指該滾針在接近兩端12mm處，經(jīng)過刻意研磨，呈拋物線稍微收縮狀（如圖1-7說明，其用肉眼不易看出）。其功用在使?jié)L針和軌道面接觸時，有修正效果，使?jié)L針受力均勻，最重要的是

26、可以避免兩端產(chǎn)生具有破壞性尾部應力，并對接觸面加工公差有少許的彌補作用。經(jīng) CROWNING 處理過后的滾針，可降低滾針所受之最大應力值，且負載上較平均，故能提高軸承的壽命。圖1-7 滾針的應力分布1.4 三輪摩托車的國內(nèi)市場狀況2008年，中國的摩托車產(chǎn)銷量達2750萬輛，占據(jù)了全球總產(chǎn)量的一半以上，出口達980萬輛，從業(yè)人員近400萬，摩托車產(chǎn)業(yè)已成為中國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。我國連續(xù)14年蟬聯(lián)世界第一大摩托車生產(chǎn)國和消費國，連續(xù)7年名列出口量世界第一。目前我國生產(chǎn)的三輪摩托車是以經(jīng)濟、實用、安全、可靠為主要目標，在設(shè)計、生產(chǎn)和工藝技術(shù)水平上與國外先進國家還有較大的差距。從全行業(yè)統(tǒng)計情況

27、看，全年在產(chǎn)三輪摩托車企業(yè)28家，比上年減少11家。生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)銷量超過5萬輛的企業(yè)僅有5家，這5家企業(yè)累計產(chǎn)量65.54萬輛，占總量的73%。其中宗申集團產(chǎn)量32.2萬輛，占整個三輪摩托車行業(yè)的38.83%，成為三輪摩托車行業(yè)的霸主，產(chǎn)量集中度遠遠高于二輪摩托車。中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2006年我國三輪摩托車行業(yè)發(fā)展迅猛，產(chǎn)銷量均逼近90萬輛，同比增長69%，高出行業(yè)整體增幅近50個百分點，達到歷史最好水平。這還僅僅是由行業(yè)統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計，目前全國三輪摩托車應有近300萬輛的產(chǎn)銷規(guī)模，約2/3的數(shù)據(jù)沒有上報。從行業(yè)報表觀察，排量50mL的三輪摩托車占行業(yè)總量的近96，其中1

28、00150ml排量的三輪摩托車由于具有油耗低、性能穩(wěn)定、價格適中、用途廣泛等優(yōu)勢受到廣大消費者的青睞，成為市場的主流產(chǎn)品。從整個行業(yè)來看，三輪摩托車盡管銷量不大，年銷量約占全行業(yè)總銷量的5左右，但共發(fā)展速度卻相當快。近2年，隨著中央富農(nóng)政策和西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，三輪摩托車已成為農(nóng)民朋友致富的“好幫手”。三輪摩托車承載能力適中，道路適應性強，既適用于農(nóng)戶自產(chǎn)自銷式的小規(guī)模經(jīng)營，又適用干短途載客，是農(nóng)民增加收人的重要工具。目前全國三輪摩托車總銷量已接近300萬輛，但這個數(shù)字與中國龐大的農(nóng)村市場相比，仍很大上升空間。經(jīng)過多次改良，其功能還在不斷的完善，使三輪摩托車某些用途方面優(yōu)于二輪摩托車、電動車

29、，價格上優(yōu)于微型汽車。在短期內(nèi)處于不可替代的地位。隨著農(nóng)民收人的提高，消費環(huán)境日益改善，三輪摩托車作為一種過渡性運輸工具，它無疑還會在較長的時期內(nèi)廣泛存在，市場潛力巨大。連桿滾針作為三輪摩托車發(fā)動機中重要的部件曲柄連桿總成的關(guān)鍵構(gòu)件，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到三輪摩托車駕駛舒適性、安全性和工作可靠性。本章小結(jié)本章闡述了所研究三輪摩托車發(fā)動機連桿滾針軸承的實際生產(chǎn)、設(shè)計和使用情況，說明了本課題在國內(nèi)外的發(fā)展與研究狀況。國內(nèi)摩托車連桿滾針軸承與國外先進行業(yè)的生產(chǎn)和設(shè)計環(huán)節(jié)均存在較大的技術(shù)差距，導致國內(nèi)的連桿滾針軸承承載能力和使用壽命較國外先進產(chǎn)品要低。第2章 連桿滾針軸承失效分析失效分析是一門新興交叉學

30、科，涉及的學科領(lǐng)域和技術(shù)門類較多，如金屬物理、力學和斷裂、材料學、表面科學、冶金和加工技術(shù)、摩擦學、腐蝕學，還有環(huán)境和可靠性技術(shù)工程等，具有很強的生產(chǎn)應用背景，與國民經(jīng)濟建設(shè)有極其密切的聯(lián)系，需要廣泛收集原始資料，并運用多種技術(shù)手段進行測試分析。從失效分析著手客觀準確的尋找零部件失效起因，往往是解決設(shè)備可靠性和延長使用壽命的必要前提。軸承在工作中喪失其規(guī)定的功能，導致故障或不能正常工作的現(xiàn)象稱為失效。軸承的失效可分為正常失效和早期失效兩種。按其損傷機理大致可分為接觸疲失效、磨損失效、斷裂失效、塑性變形失效、腐蝕失效和游隙變化失效等幾種基本形式。接觸疲勞失效時滾動軸承最常見的失效形式。由于工作狀

31、況的復雜性，有時會表現(xiàn)出多種失效形式。一般情況下軸承失效分析大體可分為三個步驟：1）失效實物和背景材料的收集應該盡可能地收集到失效實物的各個零件和殘片。盡量多地了解到失效軸承的實際工作條件、使用過程和制造質(zhì)量情況。這對于正確地失效分析是必不可少的。2）宏觀檢查對失效軸承進行宏觀檢查(包括尺寸精度測量和表面狀態(tài)檢查分析)，是失效分析最重要的環(huán)節(jié)。通過總體的外觀檢查，可了解軸承失效的概貌和損壞部位的特征，估計造成失效的起因，察看缺陷的大小、形狀、部位、數(shù)量和特征并確定截取的部位做進一步的微觀檢查和分析。3）微觀分析失效軸承的微觀分析包括光學金相分析、電子顯微分析、探針和電子能譜分析等。主要是根據(jù)失

32、效特征區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)變化和對疲勞源、裂紋源的分析為失效分析提供更充分的判據(jù)或反證，因而是重要的。微觀分析中最常用、最普及的方法是斷口分析、光學金相分析和硬度檢測。滾動軸承由內(nèi)圈、外圈、滾動體和保持架四種元件構(gòu)成。在連桿滾針軸承機構(gòu)中，滾針軸承本身只有滾動體和保持架，而連桿則相當于滾動軸承的外圈，曲柄銷則相當于滾動軸承的內(nèi)圈。因此，連桿、滾針、保持架和曲柄銷就構(gòu)成了一個完整的滾動軸承。經(jīng)過理論分析（見本文3-1節(jié)）和實踐表明，連桿滾針軸承主要失效形式一般不同于普通定軸線轉(zhuǎn)動軸承。 連桿滾針軸承工作時，承受大小、方向和作用位置周期性變化的脈沖載荷，同時，由于大、小頭軸承與曲柄銷、活塞銷配合處存在

33、配合間隙，在上、下止點處，活塞突然改變運動方向而引起沖擊振動載荷，而壓縮上止點處氣體爆發(fā)壓力的作用，使得對軸承的沖擊載荷更嚴重。軸承間隙越大沖擊振動載荷越大。 對連桿大頭軸承來說，除上述徑向脈沖載荷和沖擊振動載荷外，當軸承隨連桿大頭一起繞曲軸中心轉(zhuǎn)動時，在離心慣性力作用下，軸承保持架外圓面與連桿孔間將產(chǎn)生接觸和滑動摩擦，造成保持架外圓磨損。據(jù)維修點反映和試驗拆檢表明，保持架磨損是連桿大頭滾針軸承常見的主要失效形式。當磨損到一定程度時，還會發(fā)生保持架碎裂。2.1 連桿滾針軸承接觸疲勞失效接觸疲勞失效是各類軸承表面最常見的失效模式之一，疲勞失效是金屬在交變載荷的長期作用下而產(chǎn)生的失效，主要表現(xiàn)為疲

34、勞裂紋的萌生、擴展和斷裂的過程。裂紋的產(chǎn)生有兩種方式：從表面產(chǎn)生，即在滾動軸承的接觸過程中，因外載荷的作用在工作表面引起周期性變化的接觸應力，在表層產(chǎn)生塑性變形和形變硬化，最后在工作表面出現(xiàn)微小裂紋，由表面向里發(fā)展，在該裂紋形成的兩個表面之間，由于潤滑劑的楔入，使裂紋壁受力張開，迫使裂紋向前發(fā)展；裂紋從表層產(chǎn)生，即在表面接觸應力的反復作用下，裂紋最初產(chǎn)生于離接觸表面有一定深度之處，并順著與表面成一定角度的方向發(fā)展，達到距表面某一深度之后，又越出到表面上來，最后擴展到表面形成不同的剝落形狀，如麻點狀的稱為點蝕或麻點剝落；剝落成小片狀的稱淺層剝落。由于剝落面的逐漸擴大，而往往向深層擴展，形成深層剝

35、落。深層剝落是接觸疲勞失效的疲勞源。裂紋從表面產(chǎn)生或從表層產(chǎn)生，這兩種情況都是客觀存在的。零件經(jīng)過滲碳、表面淬火等熱處理后，若存在硬度不均勻、組織不均勻以及不利的內(nèi)應力等，則在接觸應力的作用下，裂紋一般從表層下產(chǎn)生。反之，若零件表面加工質(zhì)量差，存在著缺陷(氧化、脫碳)，摩擦力大或潤滑不佳，則裂紋從表面產(chǎn)生。2.1.1點蝕套圈和滾動體表面的疲勞點蝕是滾動軸承最基本和常見的失效形式，這是在安裝、潤滑、維護良好的條件下，由于大量重復地承受變化應力所致。軸承發(fā)生點蝕破壞后，在運轉(zhuǎn)時通常會出現(xiàn)較強的振動、噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象。當金屬表面存在缺陷、疏松以及夾渣等時，這些部位的電化學性能和其他部位不同。這些部位成

36、為溶解趨勢較強的陽極，其他部位成為陰極，金屬本身是良好的導電體，再則潤滑油中含水，金屬表面吸附的水液則是離子導體，這樣就好似有許多短路的原電池進行著放電的化學反應，陽極溶解和陰極放電的速度快，金屬腐蝕的速度也就快。點蝕呈圓形，周圍沒有裂紋，能夠向深處擴展，甚至穿透金屬，引起應力集中并日在高接觸應力下導致表面剝落，造成軸承失效。樣品4滾針（見圖2-1-b）出現(xiàn)的疲勞失效痕跡明顯不對稱（滾針其中一邊有連續(xù)相似的金屬剝落和凹痕），可推斷軸承曾承受偏載。軸承因顆粒污染也可引起麻點和點蝕痕。潤滑劑被污染后，一些固體雜質(zhì)混在潤滑劑中，也會成為一種磨蝕劑。如果污染嚴重，軸承也會因此而過早地發(fā)生磨損失效，而這

37、種失效形式較難發(fā)現(xiàn)。 a.樣品1滾針點蝕失效 b. 樣品4滾針疲勞失效圖2- 1 滾針點蝕失效軸承出現(xiàn)壓痕的原因：（1）金屬粉末顆粒等異物的咬入，在滾動面或轉(zhuǎn)動面上產(chǎn)生的凹痕；（2）安裝或運輸過程中受到?jīng)_擊或載荷過大，在滾動體的表面形成凹痕等。對此，可通過過濾潤滑油，提高零件的清潔度，改進組裝方法和使用方法等措施改善凹痕的出現(xiàn)。圖2-2 樣品3保持架點蝕失效對于樣品3保持架出現(xiàn)點蝕失效（圖2-2），可能是曲柄連桿總成運轉(zhuǎn)時承受沖擊載荷，保持架與連桿大頭內(nèi)壁間正常磨損產(chǎn)生的金屬顆粒沒有及時排出，潤滑油受污染金屬顆?；旌掀渲性斐蓾櫥涣迹瑯悠穭偠炔粔虻仍蚓C合造成滾針軸承保持架出現(xiàn)早期疲勞點蝕失效

38、。2.1.2 疲勞剝落曲柄連桿總成的連桿大頭內(nèi)壁疲勞剝落，是受氣缸內(nèi)燃氣爆發(fā)力和曲柄連桿機構(gòu)慣性力的作用產(chǎn)生的沖擊載荷，或是沖擊載荷過大，或是連桿大頭內(nèi)側(cè)的硬度強度不符合質(zhì)量要求等，屬于接觸疲勞失效。在樣品3和樣品4中（見圖2-3），疲勞剝落的問題比較嚴重，發(fā)生剝落現(xiàn)象的位置集中，同樣屬于早期失效。對此類產(chǎn)品我們應當了解其同批次產(chǎn)品的剝落狀況，觀察不同工作時間潤滑油中的顆粒顏色變化，顆粒大小變化判斷出發(fā)生剝落現(xiàn)象的時間，分析其失效原因。樣品連桿滾針軸承是普通125 ml排量二輪摩托車發(fā)動機適用產(chǎn)品應用在三輪摩托車發(fā)動機上，三輪摩托車實際使用者多行駛于路況不好的道路，路面崎嶇，且三輪摩托車經(jīng)常出

39、現(xiàn)超載現(xiàn)象，而產(chǎn)品本身沒有針對三輪摩托車的實際負載情況進行合理設(shè)計，故而發(fā)動機長時間、超負荷運轉(zhuǎn)使得連桿大頭內(nèi)壁承受的疲勞極限超出其設(shè)計許用值，連桿大頭內(nèi)壁出現(xiàn)大面積的疲勞剝落現(xiàn)象，使得連桿大頭內(nèi)壁出現(xiàn)早期失效，更使得滾針、保持架和曲柄銷等零件跟著出現(xiàn)過早的失效，嚴重影響發(fā)動機的性能質(zhì)量安全。 a.樣品3連桿大頭內(nèi)壁剝落失效 b. 樣品4連桿大頭內(nèi)壁剝落失效圖2-3 疲勞剝落失效疲勞剝落也可能由于軸承在沖擊載荷作用下、軸承不慎落地或不正常裝配、運輸都能使軌道產(chǎn)生壓痕。一旦軸承軌道產(chǎn)生了壓痕，在軸承轉(zhuǎn)動時，滾動體每一次經(jīng)過壓痕，就會產(chǎn)生一次沖擊，對壓痕施加一次輾壓作用。外負載越大時，其輾壓力也就

40、越大。經(jīng)過一段時間，在若干次沖擊之后，壓痕處便產(chǎn)生了片狀的疲勞剝落，此時軸承工作時將產(chǎn)生噪音、振動和附加轉(zhuǎn)矩，嚴重影響軸承的運行平穩(wěn)性和精度。2.1.3 影響疲勞失效的因素（1）材料的冶煉質(zhì)量。點蝕疲勞失效和剝落疲勞失效在很大程度上和材料冶煉質(zhì)量的優(yōu)劣有關(guān)，表面缺陷、疏松及夾渣是點腐蝕的根源，也是疲勞失效的主要部位。研究指出，非金屬夾雜物對軸承壽命的影響隨夾雜物的類型、形態(tài)和數(shù)量的不同而異，以球狀不變形夾雜物對軸承壽命的危害最嚴重。夾雜物越大，危害越嚴重，而且能夠在較深處引起疲勞失效的發(fā)生。非金屬夾雜物中的氧化物夾雜和硅酸鹽夾雜物是非塑性氧化物，彈性模數(shù)小，易與基體形成局部間隔，造成應力集中，

41、而硫化物相對要好一些。帶狀碳化物主要是碳和合金元素在鋼中的不均勻分布，已會造成退火和淬火組織不均，縮短軸承壽命。（2）熱處理狀態(tài)。熱處理狀態(tài)主要和疲勞失效有關(guān)。疲勞失效對金屬材料的組織很敏感，如馬氏體的含碳量，碳化物顆粒的大小和含量，表面和心部的硬度和硬度梯度，滲碳層厚度和過渡層厚度，表面層殘余應力分布等，對疲勞失效均有很大的影響。滲碳鋼碳化物顆粒越細，分布越均勻越不易發(fā)生疲勞失效。滲碳鋼表面脫碳，使接觸疲勞強度下降。表面硬度越高(與內(nèi)部硬度應匹配，其差別不可以太大)，其接觸疲勞強度越高，越不容易發(fā)生疲勞失效。表面硬度低時，如果載荷不是太大，由于表面材料塑性碾平的結(jié)果，不會發(fā)生疲勞失效。如果表

42、面硬度不均勻，存在硬度相對較低的點，則容易出現(xiàn)疲勞失效。（3）表面加工精度。零件表面的加工精度影響接觸應力的分布。表面加工精度越差，表面接觸區(qū)內(nèi)的載荷集中越嚴重，接觸應力越大，軸承越容易出現(xiàn)疲勞失效。表面粗糙度Ra值越小，應力集中小，接觸疲勞壽命高。有關(guān)研究表明，表面粗糙度由Ra = 0.4m提高到Ra =0.1m時，接觸疲勞壽命可提高68倍。（4）表面殘余應力。接觸表面具有殘余壓應力，則有利于接觸疲勞強度的提高，能推遲裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，提高軸承壽命。（5）潤滑油。軸承接觸表面之間若沒有潤滑油存在，由摩擦引起磨損，磨損的速度會遠遠超過其疲勞裂紋發(fā)展的速度，此時疲勞失效就不會出現(xiàn)。當有潤滑油存在

43、時，油液將滲入已形成的裂縫之內(nèi)，產(chǎn)生巨大油壓，從而加速裂紋的發(fā)展。潤滑油黏度越小，越易滲入，就越容易出現(xiàn)疲勞失效，反之則效果相反。（6）接觸表面塑性變形。接觸摩擦表面上塑性變形層的深度決定了裂紋的凹坑分布及深度，而變形程度則決定疲勞裂紋的發(fā)展速度。表面層塑性變形的積累形成較大的殘余應力，從而促進疲勞裂紋的產(chǎn)生與發(fā)展。最初裂紋分布在摩擦面以下的剪應力較大的平面內(nèi)5。2.2 磨損失效工作過程中，軸承零件之間相對滑動摩擦導致其表面金屬不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。持續(xù)的磨損使零件尺寸和形狀變化，軸承配合間隙增大，工作表面形貌變壞從而喪失旋轉(zhuǎn)精度，由此引起工作溫度升高，振動、噪聲、摩擦力矩增大等，導致軸承不

44、能正常工作，稱為軸承的磨損失效。磨損是滾動軸承常見的一種失效形式，是軸承滾道、滾動體和保持架，由于軸向載荷不當引起的表面之間的相對滑動摩擦而導致表面磨損，潤滑不良會使軸承溫升加快，致使?jié)L動體過熱，硬度下降，加劇磨損，使軸承凹面精度減低，運轉(zhuǎn)精度降低，增大振動和噪聲而產(chǎn)生的失效。按其磨損形式可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、微動磨損和疲勞磨損等。其中最常見的為磨粒磨損和粘著磨損。微小金屬顆粒等異物的侵入是磨損的基本原因。另外機械振動和安裝不當，以及軸承本身存在質(zhì)量問題，也會加快軸承的磨損。磨損的結(jié)果使軸承游隙增大，表面粗糙度增加，降低了軸承運轉(zhuǎn)精度。對于精密機械軸承，往往是磨損限制了軸承壽命。

45、2.2.1 磨粒磨損軸承零件的摩擦面之間擠人外來硬顆粒或金屬表面的磨屑，引起摩擦面磨損的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。其磨損表面有被磨粒摩擦留下的細槽痕跡，或是因為壓潰而出現(xiàn)的麻點。外部進入摩擦面間的游離硬顆粒（如空氣中的塵土或磨損造成的金屬微粒）或硬的輪廓峰尖在軟材料表面上犁刨出很多溝紋時被移去的材料，一部分流動到溝紋的兩旁，一部分則形成一連串的碎片脫落下來成為新的游離顆粒，這樣的微粒切削過程就就造成了軸承的磨粒磨損。樣品3和樣品4（見圖2-4）連桿大端內(nèi)壁出現(xiàn)的滾道兩側(cè)嚴重磨損屬于非正常磨損。對于滾動軸承一類的磨擦副組件，其正常的磨損過程一般可分為三個階段：第一階段為磨合階段，磨損產(chǎn)生的磨粒很??；第二

46、階段為正常磨損階段，產(chǎn)生的磨粒最大尺寸不超過15m；第三階段為嚴重磨損階段，產(chǎn)生的磨粒尺寸在50m左右，該階段磨粒數(shù)量和尺寸均急劇增大，即進入疲勞剝落階段。因此，當產(chǎn)品運轉(zhuǎn)時間沒有超過磨合期，而在滑油濾中檢查出剝落尺寸達1mm以上的滾子的磨損金屬屑末，實際上樣品早已進人非正常磨損階段。 a.樣品4保持架磨粒磨損 b.樣品4連桿大頭內(nèi)側(cè)磨粒磨損 c.樣品3連桿磨損失效 d.樣品3保持架磨損失效圖2-4 連桿滾針軸承顆粒磨損失效2.2.2 粘著磨損粘著磨損主要是由于摩擦表面的顯微突起或摩擦異物使摩擦面受力不均，局部摩擦熱有可能使摩擦面形成顯微焊合。摩擦表面溫升高，會造成潤滑油膜破裂，嚴重時表面層金

47、屬將會局部熔化，接觸點產(chǎn)生粘著、撕脫、再粘著的循環(huán)過程，構(gòu)成粘著磨損。嚴重的粘著磨損會造成摩擦面的膠合和卡死。2.3 燒傷損壞軸承的燒傷是指軸承零件在加工時因摩擦的擠壓變形產(chǎn)生很大的熱量，使其表面溫度急劇增高，局部瞬時可達8001200氏度。如果冷卻不及時或不充分，將使零件產(chǎn)生退火，高溫回火或二次淬火為。這種現(xiàn)象就稱為燒傷。零件燒傷表面硬度會降低或產(chǎn)生龜裂。一般的燒傷用眼睛很難看出。但可以用酸洗的方法進行檢驗。用眼睛能看出來的燒傷（零件表面發(fā)黃或發(fā)藍）是較為嚴重的燒傷。在生產(chǎn)過程中要避免發(fā)生。軸承零件的裂紋是指金屬零件在應力作用下，當此應力超過金屬的極限強度時，其內(nèi)部或表面便發(fā)生斷裂或局部斷裂

48、現(xiàn)象，這種斷裂的宏觀缺陷稱為裂紋。裂紋的特征是有尖銳部或邊緣。金屬的裂紋有外裂、內(nèi)裂及折疊裂紋等。金屬的外裂可能用眼睛看或借助放大鏡觀察，金屬的內(nèi)裂要用探傷檢驗的方法來檢驗，如浸油噴砂法、磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法、滲透探傷法及渦流探傷法等。引起軸承燒傷的可能性原因：（1）連桿滾針軸承潤滑不良；（2）過大載荷或預壓過大；（3）發(fā)動機轉(zhuǎn)速過大；（4）游隙過小；（5）水、異物的侵入；（6）連桿、曲柄銷的精度不良、曲柄銷撓度大。曲柄銷的燒傷損壞由于工作溫度過高，潤滑油不足，而樣品3和樣品4的連桿大頭內(nèi)側(cè)并無燒傷損壞，可判斷出曲柄銷的潤滑不當可能是油孔堵塞或者裝配時曲柄銷油孔與曲柄通油孔配合

49、不當。 a. 樣品1連桿大頭內(nèi)側(cè)燒傷損壞 b.樣品3曲柄銷燒傷損壞 c. 樣品1滾針燒傷損壞 d.樣品2曲柄銷燒傷損壞圖2-5 燒傷損壞滾動軸承滾道表面燒傷滾動軸承運轉(zhuǎn)時，其滑動摩擦的零件間，若溫度急劇升高，潤滑劑失效，金屬表層組織改變，嚴重時，發(fā)生金屬粘接，軸承卡死。燒傷是摩擦熱急劇增加所引起的一種瞬時顯像，具有粘著磨損的特點。高速軸承中，因摩擦熱較大，若潤滑油供給不足，潤滑油質(zhì)不符合要求或變質(zhì)，易于引起燒傷，使軸承滾道、滾動體回火，表面有明顯的回火色。2.4 塑性變形失效在外力和環(huán)境溫度的作用下，軸承零件表面局部塑性流動或整體的變形，致使整套軸承不能正常工作而造成的失效稱為變形失效。例如保

50、持架翹曲或框形保持架變形、靠套等都會造成軸承的早期失效。另外軸承摩擦造成的表面塑性劃痕也會引起振動和噪聲增大、溫度升高，從而加快軸承的早期失效。保持架變形或斷裂是由于裝配或使用不當可能引起保持架變形甚至斷裂，增加它與滾動體之間的摩擦，甚至使某些滾動體卡死不能滾動，也可能造成保持架內(nèi)外圈發(fā)生摩擦等。嚴重時會使振動、噪聲與發(fā)熱加劇，導致軸承損壞。樣品2的滾針軸承發(fā)生嚴重的磨損和塑性變形，保持架和滾針均受到燒傷損壞和污染，滾針與保持架之間相互卡死失效，致使?jié)L針軸承完全喪失其應有的作用。造成樣品2滾針軸承完全失效的是多因素相結(jié)合的結(jié)果。主要有使用因素（安裝調(diào)整、使用保養(yǎng)和維護等）和制造質(zhì)量因素（設(shè)計、

51、制造工藝和材料質(zhì)量等）。發(fā)生強力摩擦必然是潤滑系統(tǒng)發(fā)生問題，可以認為，連桿滾針軸承潤滑不正常，首先壓制了滾針與保持架、連桿大頭內(nèi)壁、曲柄銷之間的相對運動，加劇滾針與保持架，滾針軸承與曲柄銷、連桿大頭內(nèi)壁的滑動摩擦，隨著磨損的不斷繼續(xù)，導致針與保持架，滾針軸承與曲柄銷、連桿大頭內(nèi)壁相互發(fā)生嚴重的滑動摩擦，強烈的摩擦使各個零件表面產(chǎn)生高溫，使軸承表層出現(xiàn)二次淬火馬氏體，而這種馬氏體抗疲勞特性較差，組織較脆，最終使得滾針軸承完全失效，喪失其應有的產(chǎn)品功能。 a.樣品2滾針軸承塑性變形失效 b. 樣品2滾針嚴重破損失效圖2-6 樣品滾針軸承嚴重破損失效在軸承失效分析方法中，往往會碰到許多錯綜復雜的現(xiàn)象

52、，各種試驗結(jié)果可能是相互矛盾的，或者主次不易分清，這就需要經(jīng)過反復試驗、論證，以獲得足夠得證據(jù)或反證。在整個分析過程中，只有運用正確得分析方法、程序和步驟，才能找到真正的失效原因，得到正確得結(jié)論。在做失效分析時必須從影響軸承壽命的外部條件因素(包括主機環(huán)境條件、安裝調(diào)試、維護保養(yǎng)和潤滑條件等)到內(nèi)在質(zhì)量因素(包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料質(zhì)量和冷熱加工質(zhì)量等)給予綜合分析，盡快地確認分析的主要程序，最終得出軸承失效的原因。2.5 微觀分析痕跡分析是失效分析中常用的一種分析方法和技術(shù)。通過痕跡分析，不僅可對事故和失效的發(fā)生、發(fā)展過程做出判斷，而且可為事故和失效分析結(jié)論提供可靠的佐證和依據(jù)。裂紋分析技術(shù)。裂紋

53、是材料表面或內(nèi)部完整性或連續(xù)性被破壞的一種現(xiàn)象，是斷裂的前期，斷裂則是裂紋發(fā)展的結(jié)果。裂紋分析包括裂紋的無損檢測、表面分析、光學金相分析及裂紋打開后的斷口分析等內(nèi)容。斷口分析技術(shù)。斷口是斷裂失效中兩斷裂分離面的簡稱。由于斷口真實地記錄了裂紋由萌生、擴展直至失穩(wěn)斷裂全過程的各種與斷裂有關(guān)的信息。因此，斷口上的各種斷裂信息是斷裂力學、斷裂化學和斷裂物理等諸多內(nèi)外因素綜合作用的結(jié)果，對斷口進行定性和定量分析，可為斷裂失效模式的確定提供有力依據(jù)，為斷裂失效原因的診斷提供線索。顯微組織和斷口表面結(jié)構(gòu)的特征在材料失效分析中起著突出的作用。對此最普通的工具是光學顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射

54、電子顯微鏡(TEM )，這些工具在特定情況下都有其優(yōu)點，充分了解這些工具的特點，可以達到其優(yōu)勢互補的目的。另外，還有一批工具和技術(shù)在失效分析中是很有用的，如X射線熒光分析、X射線衍射、二次離子質(zhì)譜(SIMS) ， X射線光電子能譜(XPS)等都是材料失效分析中常用到的儀器。硬度檢查可根據(jù)被測工件的硬度值高低及尺寸分別選用布氏、洛氏、維氏或里氏硬度計，按GB/T 231及JB/T 7361的規(guī)定進行。鋼球直徑不大于15.8750mm，滾子直徑不大于15mm，所測曲面硬度應按標準JB/T 1255-2001的附錄D的表D1、表D2規(guī)定加上修正值。球面滾子的硬度測定在端面上進行。顯微組織用金相顯微鏡

55、在500（倍）下評定，亦允許在（450600）下進行，但應考慮放大倍數(shù)的影響。退火組織采用2%硝酸酒精或5%苦味酸酒精溶液浸蝕，根據(jù)碳化物的尺寸、數(shù)量及形狀按第一級別圖評定；淬回火組織以縱斷面為準，采用2%4%硝酸酒精溶液浸蝕，馬氏體組織根據(jù)馬氏體粗細程度及殘留碳化物顆粒大小和數(shù)量按第二級別圖，淬火后若判別不清過熱組織時，允許回火后進行；屈氏體根據(jù)其形狀、大小和數(shù)量按第三級別圖評定；貝氏體根據(jù)貝氏體粗細程度及殘留碳化物的尺寸、數(shù)量及形狀按第六級別圖評定。網(wǎng)狀碳化物，用金相顯微鏡在500下評定，亦允許在（450600）下進行，但應考慮放大倍數(shù)的影響。正常淬火后在試樣橫斷面上進行，采用4%硝酸酒精

56、溶液深腐蝕，按第四級別圖評定。裂紋，裂紋檢查可采用磁力探傷（標準JB/T 1255-2001的附錄B）、冷、熱酸洗（標準JB/T 1255-2001的附錄C）及其他儀器和方法檢查，有爭議時，以熱酸洗為準。脫碳及軟點，表面脫碳及軟點可采用冷酸洗（見標準JB/T 1255-2001附錄C）檢查；脫碳層深度的檢查方法按JB/T 7362規(guī)定執(zhí)行，用金相法測定時，在退火狀態(tài)下用2%硝酸或5%苦味酸酒精溶液浸蝕，對熱鐓鋼球，試件磨面應垂直于環(huán)帶；在淬回火狀態(tài)下用4%硝酸酒精溶液浸蝕。脫碳層以最深處為準?；鼗鸱€(wěn)定性，將被測試樣或零件按工藝文件規(guī)定的回火工藝規(guī)范進行再次回火，檢查回火前后相應點的硬度差。奧氏

57、體晶粒度，按YB/T 5148的規(guī)定。具體檢測標準參考JB/T 1255-2001高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件。2.6 連桿滾針軸承的潤滑摩托車發(fā)動機中，機油即連桿滾針軸承的潤滑油。機油對發(fā)動機的作用： 1）潤滑作用。發(fā)動機轉(zhuǎn)動時，機油必須能來回流動以減小金屬機件之間的互相磨損。當發(fā)動機溫度上升后，機油又必須具有適當?shù)恼扯龋糜湍ぞ鶆虻匕裁恳粋€零件，以避免機件直接摩擦，減少機件磨損的速度。在冬天啟動摩托車時，如果機油的粘度太高，會使曲軸不易活動而難以啟動發(fā)動機。氣溫愈低，機油就會愈粘稠，所以這時應用低粘度的機油。 2）防腐蝕作用。汽油在發(fā)動機內(nèi)燃燒時，因燃燒不完全而產(chǎn)生水氣和一氧化碳，造成發(fā)動機積碳。這積碳一旦與曲軸箱中的水氣起化學反應，就會造成發(fā)動機腐蝕。所以，機油的另一個作用就是中和這些造成腐蝕的成分。3）清潔功能。機油還有清潔發(fā)動機內(nèi)部的功能。發(fā)動機在工作中，會因燃燒不完全產(chǎn)生樹脂性堆積物，這些堆積物會和曲軸箱內(nèi)的氧氣結(jié)合，造成有害的化合物。這些化合物一旦受熱，就會附著在