李柱國 譚業琴
（上海交通大學機械與動（dòng）工程學院，上海 200030）
摘 要（yào）：介紹了汽（qì）車發（fā）動機軸承的主要磨損失效型式，提出（chū）了與失（shī）效相關的潤滑係統的重要性，強調了潤滑油的關鍵作用。用性能好的品牌潤滑油，隨（suí）機監測油的狀（zhuàng）態是預防發動機軸承磨損（sǔn）失效的Z好方式。
關鍵詞：磨損失效；潤滑係統；相關性分析
1 發動機軸（zhóu）承磨損（sǔn）失效（xiào）的類型
汽車發動機的連杆軸承（chéng）和曲軸主軸承是主要的摩擦副。其（qí）主要的（de）損壞形式是磨損失效（xiào）。根據軸承失效表麵的外觀現象、產生的機理、工況的變化（huà）和（hé）環境的（de）差異，通常可以把磨損失效分為四大類：磨粒磨損、疲勞磨（mó）損、粘著磨損以及腐蝕磨損。每一大類的損壞形式，有時又可（kě）以根（gēn）據呈現嚴重程度的不（bú）同，損壞部位的不同以及導致失效的直接原因不同而細（xì）化，有時（shí）也稱為：擦傷（shāng）、刮傷、偏磨、侵蝕、龜裂、剝離（lí）、氣蝕和咬粘等。Z為嚴重的導致（zhì）發（fā）動機停機的失效就是曲軸咬死。GB/T 18844-2002《滑（huá）動軸承》中（zhōng）詳細規定了發動機滑動軸承的失效名稱、定義及原因分析。實踐證明，發動機軸承的失效是（shì）現象，軸瓦合金層的磨損失效隻（zhī）是發動機非正常（cháng）運行的（de）初期征兆。因為對於汽車發動機軸承這一對摩擦副而言（yán），曲軸是主要的，軸承是保護（hù）軸頸的。顯然從設計（jì）到（dào）製造均定位為從屬件，也（yě）就是說，與硬曲軸相（xiàng）比，軟軸（zhóu）瓦是弱者，是易損件。發動機（jī）出現異常工況，如果軸承油膜破裂，首先犧牲（shēng）的是軸承（chéng）零件。通常隻有軸瓦合金表麵層被磨損或被損壞以後，它才反過來（lái）去（qù）傷害、磨損軸頸。通常軸瓦出現（xiàn）故障問題。
90%以上是（shì）其它（tā）相關零件的原因，可能是曲軸、軸承座（zuò）的形狀、尺寸以及精度（包括安裝精（jīng）度）的影響結果，也可能是潤滑係統異常的結果，還有可能是操作者非正常操作或誤操作的影響結果。圖1為（wéi）內燃機（jī）軸（zhóu）承係統相關因（yīn）素。圖2為異物（wù）導致的失效過程分（fèn）析。圖3為發動機軸承粘著燒傷過程。表1為汽車（chē）發（fā）動機（jī）軸承（chéng）的失效原因統計。顯然潤滑失效、油膜（mó）破裂和金屬與金屬的固體接觸是（shì）磨損故障的直接原（yuán）因（yīn）。
圖1 發動機軸承係統相關因素
圖2 發動機中（zhōng）的異物和產生的故障過程
圖3 發（fā）動機滑動軸承燒傷過程
表（biǎo）1 汽車發動機軸承（chéng）主要損壞原因統計
2 汽車發動（dòng）機潤滑係統
汽車發動機潤滑係統（tǒng）應包括：油（yóu）泵、濾清器、油（yóu）路、油孔和（hé）油槽等。該係統能保證（zhèng）向活（huó）塞、活塞環與氣缸、曲軸主軸頸與主軸瓦、連杆（gǎn）小頭活塞銷與連杆小頭軸套、曲軸連杆軸頸與連杆大頭軸瓦以及氣閥推（tuī）杆與凸輪和內傳動齒輪（lún）組等所有摩擦副群連續地、充（chōng）分地提（tí）供潤（rùn）滑油。
鑒於汽車發動機的工況特點，除了上（shàng）述潤滑（huá）功能外，汽車發動機潤（rùn）滑係統還應該具有（yǒu）下列功能：冷卻功能，循環流動（dòng）的潤滑油把上（shàng）述摩擦副工作時產（chǎn）生的熱量帶走，防止軸承合金材料熔融，軟化遷移。另外，還（hái）應具（jù）有清洗功（gōng）能，循環流動的潤滑油，將各運動副產生的磨（mó）粒，或外來侵入的（de）雜質物，以及潤滑（huá）油在惡劣工況下形成的沉（chén）積物（wù），能經過濾清（qīng）器或清油器清除掉，從而防止油路（lù）、油孔和油槽的堵塞。總之，潤滑係統連續充足地向發動機摩擦（cā）副群供給清潔潤滑油是保證發動機穩定，長期正常運轉的必要條件。所謂汽車“無機油行（háng）馳XXXX公裏”的（de）廣告純屬天方夜譚的故事。不同的發（fā）動機采用不（bú）同類型的（de）潤滑係統。圖4為一般6缸發動機壓力潤滑係統。
圖4 發動機潤滑係統
3 正確選（xuǎn）用高質量的潤滑（huá）油
眾所周知，發動機軸承既要傳遞載荷扭矩，又要傳遞運動，這必然產（chǎn）生摩擦和（hé）磨損。而防止異常磨損。減（jiǎn）小摩擦的主要方法就是潤滑。除了前述潤（rùn）滑係統的正確設計之外，選用高質量（liàng）的、滿足發動機高（gāo）要求的，規定牌號的潤滑油非常重要。用錯牌號油，用劣質假油導致發動機停車的事故也不少見。
表征潤滑油性能的參數主要有：粘度、油性、閃（shǎn）點、凝點（diǎn）、堿值（zhí）、水分以及抗氧安定性、抗磨性和抗極（jí）壓性等。發動機啟動、停車或（huò）異常工況，軸承工作（zuò）表麵與軸頸表麵之間會出現瞬時油膜破裂的邊界摩擦狀態，表麵可能會呈現局部粘著現（xiàn）象，含有抗極壓性能或（huò）抗磨性能添加劑的油品（pǐn）就可以及時為摩擦表麵提供瞬（shùn）時（shí）保護及修補（bǔ），防止嚴重磨損導致咬死。
現代汽車發（fā）動機為（wéi）了減少振動、降低噪（zào）聲，要求發動機的摩擦副間隙更小，這（zhè）也就相應要求潤滑油性能（néng）更好。潤（rùn）滑油的性能依賴於基礎油（yóu）的質量以及添加劑的成份、比例和品質。
4 發動機軸（zhóu）承失效的預測（cè）預防
發（fā）動機軸承的失效（xiào）形式是（shì）多方麵的，導致損壞的（de）原因也是錯綜複雜的（de），所以為了更有效的預測滑動軸承的失效，目前一種係統分析方法——油樣分析技術已逐漸在滑動（dòng）軸承的故障診（zhěn）斷、預測（cè）、預防和狀態監測中得到應用。
發動機滑動軸承（chéng）潤滑係統摩擦副群的狀（zhuàng）態監測及預測和預防相關性見圖5。
圖5 發動機潤滑（huá）係統狀態監測、預測（cè）、預防
油樣分析技術就是一種從潤滑係統中獲取有關機器（qì）設備運轉狀態的各種信息（xī），從而（ér）對設備的關鍵運動零件的磨損及潤滑狀態進行診斷預測的技（jì）術（shù）。近（jìn）十幾年中油樣分析技術發展很快，尤（yóu）其是對（duì）發（fā）動機，齒輪傳動、滑動軸承係統以及液壓傳動係統等諸方麵的故障診斷和預測預防方麵取得了較大的（de）進展，並且獲得了顯著的經濟效益。
油樣分（fèn）析技術（shù）主要包括：油品的理（lǐ）化分析技術、油樣所含磨粒（lì）的鐵譜分析技術以及光譜分析技術。它們之間既是獨立的，各具有特點，同時又是相輔相成，互為補充的。所（suǒ）以，目前多數專家認為，而且實踐也表明：綜合分析方（fāng）法往往是Z可取的，它可以彌補單一方法（fǎ）的不足和誤（wù）測（cè）及誤判（pàn）。因此（cǐ），機械設備，尤其是滑動軸承係（xì）統的故障診斷，預測預防已（yǐ）逐漸采（cǎi）用油樣分析技（jì）術作為監測（cè）手段之一。圖6為（wéi）滑動（dòng）軸承係統油樣分析技術組成示意。
圖6 滑（huá）動軸承油樣分析技術組成
5 結論
（1）發動機（jī）軸承的磨損失效大（dà）多數（shù）情況下與潤滑係統的組成相關。
（2）正確地選用（yòng）性能良好的品牌潤滑油，添加適當比例且相匹配（pèi）的添加劑是（shì）提高發動機軸承可靠性的保（bǎo）證。
（3）合理地使（shǐ）用、管理（lǐ）和監（jiān）測潤滑油的狀態，是發動機主動維修並延長發動機壽命的有效措施。
參（cān）考文獻：
[1]李柱國．內燃機滑動軸（zhóu）承[M]．上（shàng）海：上海交通大學出（chū）版社，2003．
[2]中國機械工業標（biāo）準匯編．滑動軸承卷[M]．北京：中國標準出版社，2003．
來源：《中國汽車工程學會燃料與潤滑油分會第11屆年會論文集》2004年
