柴油机低速轴承故障诊断与分析

柴油机低速轴承故障诊断与分析

发动机是船舶最常用的动力。滑动轴承是现代汽油车最重要的部件之一，作为现代强化、高速、紧凑的汽油车的关键部件之一，是提高汽油车性能、减少油耗、提高运行可靠性的制约因素之一。据22岁开始。瑞典斯瓦茨峰学会（瑞典）的统计数据统计，低速机的主要故障是壳体（47%）、壳体（19%）、壳体颈部和壳体（8%）、滑动和活塞杆（6%）和汽油泵（4%）。主要故障为低压装置（20%）、轴承和壳体（16%）、气阀和前杆（14%）、壳体颈部和壳体（12%）和滑动（9%）。从这个意义上讲，即使是低速机和中型机，轴承故障也占很大比例。良好维护黄岩轴动轴承载是确保船舶和海上人命安全的重要措施。1承载油膜的影响柴油机中相对转动的机件之间都设有轴承,且以滑动轴承为主.柴油机滑动轴承都是在交变的负荷下工作,轴承内较难保持均匀恒定的承载油膜;轴承的负荷很大;轴颈与轴瓦之间相对运动速度又高,有的甚至达10m/s以上,加上润滑油中杂质以及滑油变质等腐蚀破坏,使轴承容易损伤.柴油机在使用中工况复杂,起动、停车频繁,低速工况较多,故轴承极易出现半干摩擦,此外机件变形还会引起轴承表面产生局部负荷集中.这些恶劣的工作条件下,轴承会产生各种损伤.轴承损坏主要是轴瓦上的耐磨合金层的损坏.1.1轴颈轴承摩擦磨损产生过度磨损柴油机运转一段时间后使主轴承下瓦、十字头轴承下瓦和曲柄销轴承上瓦产生过度磨损.产生过度磨损的主要原因有:柴油机起动频繁、长时间超负荷运转,轴颈轴承工作表面粗糙、几何形状误差过大,润滑油净化不良导致机械杂质较多,日常维护管理不当等.轴瓦的过度磨损将会使轴承间隙增大,引起冲击和加剧磨损.1.2轴瓦上的裂纹裂纹和剥落是白合金厚壁轴瓦上经常发生的一种损伤,是合金材料在脉动油膜压力下发生的疲劳破坏.最初由于种种原因在轴瓦工作表面产生微小疲劳裂纹,随着柴油机的继续运转轴瓦上的裂纹逐渐扩展、延伸,以致使轴瓦上的耐磨合金呈片状脱落,即剥落.主要是柴油机爆发压力太高,或轴颈的几何形状误差过大、轴瓦过度磨损,局部负荷峰值过高,或者轴承轴颈间隙太大等原因造成轴承冲击负荷过重.另外轴承合金和瓦背粘结性能或工艺质量较差时,轴承合金的裂纹、剥落发生会更快.另外当轴瓦承受过大的轴承负荷或轴向负荷分布不均匀时,就会使轴瓦上产生发裂,在油楔的作用下扩展形成许多封闭裂纹的龟裂.严重时,龟裂面积较大甚至扩展至轴瓦端面或产生合金剥落.1.3轴与瓦、圆面间的油膜不能建立或被破坏的干支面油膜,干支面为硬地层的热压基.轴瓦合金烧熔是滑动轴承常见的严重损坏.主要由于轴承间隙过小、润滑油油压不足或失压使油膜不能建立、轴颈表面太粗糙或几何形状误差过大等破坏油膜.油膜不能建立或被破坏均使轴与瓦的金属直接接触,干摩擦产生高温使合金熔化.1.4宏观或微观电化学腐蚀麻点轴瓦的腐蚀包括电化学腐蚀和漏电引起的腐蚀.润滑油中含水或滑油氧化、燃气或燃油的混入使滑油变质都会使轴瓦工作面产生宏观或微观电化学腐蚀麻点.船上的是电器漏电引起的杂散电流也会使使轴瓦内外表面产生局部麻点的静电腐蚀.2轴承检测2.1圆度和圆柱度误差柴油机长期运转使曲轴主轴颈和曲柄销颈产生不均匀磨损,导致直径减小、几何形状精度降低,产生圆度和圆柱度误差.误差过大使轴与轴瓦的配合间隙变化,破坏润滑油膜,降低轴承的承载能力.定期测量主轴颈和曲柄销颈圆度和圆柱度误差,超过说明书规定的标准应进行修复.2.2滑动轴承的安装应符合规定为了确保滑动轴承安全可靠地运转,轴承的安装质量和与轴的配合尤为重要.2.2.1厚壁轴瓦下瓦配合面的检查安装轴瓦时以下瓦的安装最为关键,应使下瓦外圆面与轴承座孔内圆面贴合紧密和均匀接触,用0.05mm塞尺插不进.配合面贴合紧密,运转时轴瓦工作可靠,不会产生变形和裂纹,利于散热.厚壁轴瓦下瓦装入轴承座内其配合面贴合情况可用在瓦座面涂色油进行检查.达到在25mm×25mm面积内沾点不少于3点,即大、中型柴油机的瓦背与瓦座接触面积不少于75%.薄壁轴瓦与轴承座的紧密贴合是通过轴瓦与轴承座孔的过盈配合来实现的.GB/T3535-94对无翻边瓦瓦口扩张量的推荐值为(0.3～1.0)mm,对翻边瓦瓦口扩张量的推荐值为(0.1～0.4)mm.2.2.2柄销颈与连杆接触角的选择柴油机主轴颈与主轴承下瓦的接触角应在机体中心线两侧40°～60°范围内均匀接触;曲柄销颈与连杆大端轴承上瓦的接触角应在连杆中心线两侧60°～90°范围内均匀接触.接触角不可太大也不可太小.接触角太小会使滑动轴承压强增加,严重时会使滑动轴承产生较大的变形,加速磨损,缩短使用寿命;接触角太大,会影响油膜的形成,得不到良好的液体润滑.2.2.3不锈钢地层降低合适的轴承间隙是形成润滑油膜实现液体动压润滑的重要条件.轴承间隙过小,油膜不能建立,轴与瓦的金属直接接触,产生大量热,以致合金熔化;间隙过大,润滑油流失和产生冲击,使轴瓦合金层裂纹、碎裂.要求轴承间隙在安装间隙和极限间限之间,例如轴颈直径为500mm的十字头式柴油机的轴承间隙应在(0.40～0.90)mm才属正常.对于厚壁轴瓦轴承间隙一般采用压铅法进行测量,薄壁轴瓦轴承间隙则采用比较法测量,用内、外径千分尺分别测量轴、孔的对应部位直径,二直径之差即为轴承间隙.2.3分磨损量的确定厚壁瓦下瓦磨损量一般采用桥规测量主轴颈下沉量的方法或直接测量下瓦厚度与新瓦厚度比较来确定.连杆大端轴承上瓦的磨损量可采用直接测量法确定.薄壁轴瓦一般不需测量磨损量,轴承间隙达不到规定需换新.3液体润滑膜的维护从滑动轴承常见损伤原因分析以及从形成液体润滑油膜的影响因素来看,轴承的工作状况和使用寿命主要取决于维护安装管理和质量等方面,为此应做好以下几个方面:3.1润油系统和润油管理3.1.1润滑光谱分析构建如图1所示润滑油油样分析技术作为滑动轴承的检测手段,通过润滑油理化分析、光谱分析、铁谱分析等综合分析可以有效地对滑动轴承系统进行故障诊断及预测.常规理化的分析主要是利用常规理化性能分析仪测定润滑油的粘度、水分、总酸值(TAN)、总碱值(TBN)、不溶物/机械杂质、闪点、凝点、灰分、残炭等指标,并根据润滑油这些性能指标的变化,来判断润滑油的状态和机械的磨损状态.光谱分析所获得的油样中含有的各种元素的成分及其含量,是评价柴油机磨合过程磨损的一个重要指标.铁谱分析通过对润滑油中磨损颗粒的形貌分析(形状、表而纹理、边缘、颜色等)及浓度分析,进一步判断机械摩擦副的磨损形态,从而为早期预报故障及保养、维修决策提供依据.3.1.2影响轴承流变性因素在选择滑动轴承润滑油时,要综合考虑负荷、速度、间隙、温度和轴承结构等因素的影响.在低速重载、有冲击或供油不充分,以及起动、停车和变速时,轴承往往处于边界润滑状态,而润滑油的油性和极压性会起到较大作用.3.1.3轴、环、压力润滑难润滑油压力过低,润滑系统不能实现正常的滑油循环和压力润滑,无法将足量的机油可靠地供至轴承与轴颈间,使轴承与轴颈间得不到充分的润滑,摩擦热散发少使轴承温度升高异常从而导致轴承损坏.3.1.4选择合适的处理方案加强对滑油滤器蹬维护保养可以防止机械杂质进入轴承与轴颈间,延长柴油机使用寿命的一项重要措施.应按规定及时清洗或更换机油滤清器,以保持其滤清性能和效果,防止滑油过度脏污而造成轴承磨损与拉伤.3.1.5冷却过程导致润滑脱空除除严格执行值班制度,时刻注意滑油压力的变化、温度变化和冷却情况.无冷却水或水量不足,会使散热效果变差,造成轴承工作温度过高,使得润滑油粘度下降,轴承与轴颈间的润滑油膜不易形成和保持,轴承的润滑条件恶化,造成轴承损坏.3.2配合面的执法合理配合.配合面的加工,配合面的配合.配合面换新轴瓦或对轴颈修理后,不进行磨合会直接导致或加速轴承故障.磨合是配合件表面从初始状态过渡到使用状态的过程.新造配合件或其一换新后,在投入正常运转前必须进行磨合运转,以使配合表面获得初期有效的磨损和彼此适应的形貌.良好的磨合需要润滑良好、配合面粗糙度合适、磨合运转时间与负荷匹配.磨合时,转速由低到高,负荷由小到大,并合理分配运转时间.3.3燃油量过往往一次起动中的磨损量是正常运转几小时的磨损.如果起动时燃油量过大,轴瓦受冲击负荷严重,容易产生裂纹.轴瓦许多缺陷都与柴油机负荷过大———尤其是爆发压力过高有关