船舶柴油机轴瓦早期失效研究及防止措施

1、船舶柴油机轴瓦早期失效研究及防止措施【摘要】船舶柴油机轴瓦的正常失效形式，应是发动机 停、开的瞬间所产生的摩擦磨损值累计达到磨损极限而不能 再继续使用。引起轴瓦早期损坏的因素比较复杂，其形式又 多种多样，对船舶柴油机来说，其轴瓦的主要损坏形式有早 期摩损，疲劳剥落，咬轴烧瓦、腐蚀等几种。【关键词】轴瓦失效分析措施abstract : the paper briefly analyses the early failure of the marine diesel engine bearings, and then puts forward its prevention measures船舶柴油

2、机轴瓦的正常失效形式，应是发动机停、开的 瞬间所产生的摩擦磨损值累计达到磨损极限而不能再继续 使用，这种失效形式的轴瓦，除壁厚尺寸呈均匀状态有所减 小外，无其它异常现象，但是由于种种原因，船舶柴油机的 轴瓦，往往发生早期失效（损坏），引起轴瓦早期损坏的因 素比较复杂，其形式又多种多样，对船舶柴油机来说，其轴 瓦的主要损坏形式有早期摩损，疲劳剥落，咬轴烧瓦、腐蚀 等几种。1轴瓦的早期磨损1.1损坏特征轴瓦内圆表面出现线状、带状的周向划拉痕；或块状、 片状磨痕；或油槽油孔处出现叶状冲磨痕等。1.2损坏机理轴瓦内圆表面，在油膜间断处出现与轴颈表面或其它硬 质异粒间的摩擦，由于磨擦力和磨擦温升的作用，

3、使该处的 表面金属分子产生位移并脱离金属层。1.3产生原因1.3. 1润滑油中混入硬质异粒、或轴瓦内表面与轴颈外 圆表面粗糙之和大于油膜厚度，是引起油膜间断的两个基本 因素。1.3.2轴瓦及其它零件的毛刺、屑末、空气中的尘埃、 油道中残存的型砂等是润滑油中异粒的来源。1.3.3轴瓦内圆表面粗糙度太大，形状尺寸超差，装配 倾斜，座孔或连杆刚度不足引起变形等都会使油膜间断造成 磨擦磨损。1.4防止措施1.4. 1装配时应将零件毛刺、屑末、型砂等清理、冲洗 干净。1.4.2提高滤清（包括空气及机油滤清）效能，使其能 将润滑油中的大于15uni的异粒全部滤出；10um以上的异 粒95%滤出；5 a m

4、以上的异粒90%滤出。1.4.3轴瓦内圆和轴颈表面粗糙度应分别为 rzw3.2um、rzwl.oum；修磨轴颈时应使曲轴反向旋转， 而抛光轴颈时与工作旋转方向一致。1.4. 4制造、装配中严格控制尺寸与形位公差。1. 4. 5改善轴瓦内圆表面的嵌藏性。1. 4. 6及时更换机油。1.4.7选择适当的工作间隙。1.4.8早期磨损使之较严重地出现拉、划、磨痕，应予 以更换轴瓦。2. 轴瓦的疲劳剥落2. 1剥落的特征轴瓦内圆合金层表面出现平行状、鳞状、网状断裂纹或 合金呈点状、块状、片状脱掉。2. 2剥落机理由于轴的旋转及冲击运动，轴颈与轴瓦间的油膜产生一 种平行于合金层的剪切力和垂直于合金层的压应

5、力，循环不 断地作用于合金层。这种三向力大于合金层材料本身的机械 强度值时，表面产生裂纹。2. 3产生原因轴承合金的承载能力适应不了发动机工作时实际最大 负荷（或者说负荷超过其合金层材料允许的最大承载能力）, 因而造成疲劳损坏，通常是由于在最大周期性负荷重复作用 的结果，这是产生疲劳的根源。2. 4防止措施2.4. 1实践证明，设计制造轴瓦时应根据各种不同用途 的发动机所要求承受的单位最大载荷和各种轴承合金的疲 劳强度值，来选取相应的材料和安全系数，这是克服早期疲 劳的重要措施之一。2. 4.2钢背与合金层的粘和强度应不小于合金的抗拉强 度。3. 咬轴、烧瓦3. 1损坏特征轴瓦两对口平面间的距

6、离小于名义直径（即弹张量消 失），内圆工作面合金出现部分或全面性流动（挤出或粘附 在轴颈上），轴瓦外圆出现周向磨痕等。3. 2损坏机理轴瓦弹张量消失，油膜被切断并紧贴轴颈随轴旋转（与 轴承座作相对运动）引起瓦背与瓦座间干摩擦而迅速升温， 从而使轴瓦合金层软化或熔融。在轴的旋转挤压运动作用 下，合金被周向拖动或轴向挤出而产生位移。3. 3产生原因3. 3. 1轴瓦合金层表面性能差（如抗咬合性、亲油性）。3. 3.2弹张量消失（如钢背材料机械强度太低和钢背太 薄而引起瓦背刚度差）。3. 3.3配合间隙太小（特别是铜基及铝基合金热膨胀大 的轴承合金）或太大（易产生冲击切断油膜）。3. 3.4轴瓦与瓦

7、座间配合过盈量太大（引起轴瓦径向内 缩变形而使预应力消失和切断油膜）或太小（预应力不足）。3. 3.5润滑不良（断续供油、油量不足、油压低）。3. 3.6超负荷运转（超速、活塞拉缸）。3.4防止措施3. 4. 1改善轴承合金表面性能。如对铜基、低锡铝和铝 硅等硬度较高的合金层表面可以增加镀复铝基合金减磨层。3. 4. 2选择机械强度高的优质低碳钢作背材。3. 4. 3选择适当的轴颈与轴瓦的配合间隙。4. 轴瓦的磨蚀4. 1腐蚀特征轴瓦内圆表面呈现灰黑色斑状孔或蜂窝状凹坑。4. 2腐蚀机理轴瓦内园合金层中某些金属分子，受到氧化变质的酸质 润滑油的化学作用而变质，在温度与润滑油的压力和剪切力 的作

8、用下，这些变质金属分子与原基体金属分子间的引力迅 速减小，距离加大并离开原来的位置而脱掉。4. 3产生原因与腐蚀最密切有关的是工作温度和压力，这是因为润滑 油在高温下会发生变质，轴瓦在高负荷部位特别容易出现腐 蚀，当然，润滑油还因燃油和水的漏入，未完全燃烧的炭， 重油内的有机酸和硫化物均会使之变质。4.4防止措施4. 4. 1加强润滑系统的保养，避免燃油、积炭、重油内 的有机酸、硫化物及水进入机油，定期取油样进行分析，如 变质严重要及时更换。4. 4. 2对抗腐蚀性差的轴承合金表面加镀复层，以提高 其抗腐蚀性。5. 克服轴瓦早期失效的根本途径如果能重视下述几个基本问题，并采取积极措施，根本 克服轴瓦早期失效是可能的。5.1广大用户要重视装配、修理、维护、保养，克服求