東風牌EQ6100-1型發動機燒瓦抱軸故障分析（xī）與排除的探討
2012-11-06
近些年來，在汽車發（fā）動機上，廣（guǎng）泛采用的是分開式滑（huá）動軸承（chéng），一般稱軸瓦，它是在連杆（gǎn）將活塞所承受（shòu）的（de）力傳給曲軸，並和曲軸配合把活塞往複直線運動（dòng）變曲軸（zhóu）的（de）旋轉運動中，起到保護油膜減少摩擦阻力和易於磨合（hé）的作用。
在生（shēng）產實踐中，發動機由於缺機油或機油變（biàn）稀變質，濾清器和（hé）油（yóu）路（lù）堵塞，油（yóu）壓表損壞，軸承間間隙過大或過小（xiǎo）等，在不（bú）同的工作條件下（xià），都有可能發生燒瓦抱（bào）軸（zhóu），這些都是使用維護中（zhōng）直觀明了（le）的故障。還有一些，根（gēn）基隱蔽很深，主要由於原件製造配料標準不統一；不同材料的配合件在匹配中（zhōng）沒有明確的（de）規定在一定的溫度下，裝配間隙的取值範圍；投放市場的零配件質量不各格等因素所引起燒瓦抱軸的故障也（yě）很常見。
例如：有一台EQ6100型發動機組裝後，在進行無（wú）負荷熱磨合試驗（yàn）時，連杆瓦連續兩次發生抱軸，就屬於上述後（hòu）列因素所致。
裝配中，該機（jī）是選用球墨鑄鐵製造的曲軸，20高（gāo）錫鋁（lǚ）合（hé）金主軸瓦，鋁銻鎂合金連杆軸瓦，軸頸與軸瓦的裝配間隙（xì）在，主為0.04～0.11毫米，連為0.04～0.098毫米的取值範圍取值，後又（yòu）根據滑動軸承間隙公式：ΔD=（0.008～0.0012）d毫米進（jìn）一步精確，主為0.060～0.083毫米，連為0.049～0.074毫米（mǐ）取（qǔ）值。
當按（àn）ΔD主=0.062毫米，ΔD連=0.052毫米進行裝配後，在冷磨合階段完畢轉入無負荷熱磨合時，轉速（sù）由500轉/分升至1000轉/分，水溫過到85℃，油壓（yā）達到3.5公升/厘米2，磨合15分鍾時，將轉速（sù）降低到500轉/分，觀察測速儀，轉速不穩（wěn），發動機發抖，運轉有明顯的吃力狀態，立即停機、搖轉（zhuǎn）曲軸，阻（zǔ）力相當（dāng）於（yú）冷車時的三至五倍。當對有（yǒu）關的零件進（jìn）行分解檢查，均沒發現抱軸（zhóu）和吸缸現象，清洗後又重新按技（jì）術要求裝配再次磨（mó）合試驗，又出現上述情況。在判別是吸缸還是（shì）抱軸時，首先按各缸火花塞卸下，強力搖轉（zhuǎn）曲軸，可以從活（huó）塞上下運動磨擦的阻力和聲音確定是否吸缸，若不（bú）是，便是抱軸。當將連（lián）杆軸承（chéng）的（de）螺（luó）釘均（jun1）擰輕2公升/厘米2時，再次搖轉曲軸，額外阻（zǔ）力幾乎消除。這就說明故障發生在連杆軸頸和（hé）軸瓦之間。
對此故障我們作了如下的分析，試驗與排除。
一、進行零件的理（lǐ）論分析，驗證配合間隙
1、曲（qǔ）軸
該機裝（zhuāng）的是球墨鐵曲軸，軸頸表麵（miàn）經過硬化處理，具有較高的強度和良好（hǎo）的耐磨性。
設裝配室為20℃時，曲軸連杆軸頸標準值（zhí）d為62毫米，當溫度升到（dào）工作Z高允許85℃時，其膨脹量可根據公式I1-I2=10d(t2-t1)=62×0.00002×（85-20）=0.0482毫米。
2、軸瓦（wǎ）
該機裝用的連杆軸瓦是（shì）用1毫米的（de）低碳鋼（gāng）帶作瓦背，其上澆有0.75毫米的鋁銻鎂減磨合金，在溫度（dù）達到20℃時（shí），其軸（zhóu）瓦總量為1.75毫米。
（1）瓦背溫度達到85℃時，其膨（péng）脹量可根據公式：I1-I2=10d(t2-t1)=1×2×0.00001×（85-20）=0.00143毫米。
（2）鋁銻鎂合金的化學成份及熱膨脹：鎂0.75%，矽0.5%，鋁95%，當溫度達到85℃時，其膨脹量可根據公式I1-I2=10d(t2-t1)=0.75×2×0.000023×（85-20）=0.00224毫米。
（3）瓦背與合金的膨脹之和=0.00143+0.00224=0.00367毫米。
（4）這種材料的承截能力為200公斤（jīn）/毫米2。
（5）這種材料的滑動線（xiàn）速度低於10米/秒。
3、軸承間隙與溫度的變化
軸承平均間隙為0.053 毫米，此時瓦背Z高溫度為135℃，Z小油膜 厚度為0.0056毫米，當間隙增大到0.0875毫米，則瓦背溫度降至112℃，油膜厚度（dù）增至0.0065毫米。
一（yī）般錫基（jī）合金瓦背溫度要求不超過120℃，鋁基合金 瓦背溫度不超過110℃。
4、軸頸 相外與（yǔ）軸瓦相內的膨（péng）脹（zhàng）總（zǒng）量
當工作溫度達到85℃，連杆軸頸d為62.048毫米，連杆瓦孔D為61.9964毫米，膨脹（zhàng）總量=0.0483=0.0036=0.0519毫米。
5、裝配間隙的取值
當在規定的0.04～0.098毫米（mǐ）範圍內取（qǔ）連杆軸（zhóu）承的裝配間隙0.052毫米，在零件到（dào）85℃時，連杆軸頸與（yǔ）軸瓦之間幾乎沒有油膜形成，隨著發動（dòng）機轉速下降，機油壓力降低，流速減慢，瓦背瞬時溫度升高（gāo），所以就逐漸趨向於抱軸。
6、排除方（fāng）法根據軸承間隙與溫度變化的（de）關（guān）係，若將（jiāng）裝配間隙由0.0052毫米增加到0.060毫米，當溫度上上升到85℃時，油膜厚度近似於0.0054毫米，這樣就保證了油膜的形成，即可排除該機的故障。
二、實際升溫測算排（pái）除法
1、將該機曲軸（zhóu）連杆軸（zhóu）頸擦淨，用外徑千分尺在（zài）室溫20℃時（shí）測得該軸頸為61.99毫（háo）米（錐橢度忽略（luè）不計），再將曲軸放入機油機油加熱至85℃時，取出測得該軸頸d為62.031毫米。其實際膨脹量為62.031-61.99=0.041毫米。
2、將連杆軸瓦及瓦座擦淨，並將軸瓦裝入孔內（nèi），按10公斤/厘米2擰緊連杆螺釘（dìng），用內徑量表在20℃時測得D為62.042毫米（mǐ），再將帶軸瓦的杆大端放（fàng）入機油中加熱（rè）至85℃時，然後（hòu）取出測量得瓦孔D為62.031毫米，其實際膨（péng）脹量為62.042-61.031=0.011毫米。
3、當零件溫度升高到85℃時，軸頸向（xiàng）外，軸瓦向內的（de）膨脹總量等於0.041+0.011=0.052毫米。
實踐證（zhèng）明，該機軸（zhóu）頸，軸瓦在裝配時取0.052毫米作間（jiān）隙是不合適的（de）。
4、排除方（fāng）法（fǎ）
經（jīng）理論與實踐核實（shí），將連杆瓦孔D在20℃時由62.042毫米鏜至52.050毫米（mǐ），也就（jiù）是將裝（zhuāng）配間（jiān）隙由0.052毫米（mǐ）增加（jiā）到0.060毫米（mǐ），再次裝（zhuāng）配後，再（zài）次（cì）裝配後，經十二小時的磨合試驗，各項指標（biāo）均達到技術要求。
三、連杆軸（zhóu）瓦與主軸瓦有關方麵的比較
1、該機裝用的主軸（zhóu）瓦是20高錫合金軸瓦，線膨脹係（xì）數為22×10-4，小（xiǎo）小鋁銻合鑫軸瓦的線膨脹係數24×10-4，其（qí）承（chéng）載（zǎi）能力為300公斤/毫米，大於鋁銻鎂合金材料（liào）的承載（zǎi）能力200/毫米，其滑動線速度（dù）為13米/秒，也大於鋁銻合金材料的滑動線（xiàn）速度10米/秒。
2、主軸頸與軸（zhóu）瓦比連杆軸頸與軸瓦的潤（rùn）滑條件各冷卻條件要好，因為連（lián）杆軸瓦的潤滑油是經過主軸瓦減（jiǎn）壓升溫後送入的，主軸瓦與機體相聯，散熱（rè）效果也大於（yú）連杆軸瓦。
3、主軸瓦裝配間隙的取值範圍為0.04～0.11毫（háo）米，大於連杆軸瓦裝（zhuāng）配間（jiān）隙的取值範圍0.04～0.098毫米。
目前，由於（yú）該機型自有它的獨到之處，在社會中占有（yǒu）相當（dāng）的地位，受到更多用戶的親昧，所以生產零配（pèi）件的配套廠家也相應地增多（duō），但各自生產配件的特點（diǎn）、方法、配料（liào）比例又不盡一致。市場上銷售的曲軸一般為球量鑄鐵（tiě）曲軸，軸瓦有錫基巴合（hé）金，鋁銻鎂合金（jīn），20高錫鋁合金三種。
綜（zōng）上述，該機故障是由於軸瓦的膨脹量過大所致（zhì），對於這對滑（huá）動摩擦副，工作中除了它的本身材質的物理和化學變化外，還與發動（dòng）機的轉速（sù）、溫度、負荷及潤滑油粘度也有很大關係。它們工作的好壞，直接影響到發動（dòng）機的動力性（xìng）、經濟性和使用可靠性。所以，我們必須對修理工作中的每一個零件的物理（lǐ）和（hé）化學特性、尺寸，有關數據作（zuò）認真的研究和分析。稍有不慎，將會鑄成大錯，對於這一（yī）點，特別是線從事實（shí）際工作的同誌們，尤其值得注意。
