发动机故障分析培训-轴承失效

轴承的金属性能 强度
• 金属材料抵抗变形的能力。轴承的强度主要有钢背 金属材料抵抗变形的能力。 提供。 提供。
适应性
• 曲轴轴颈不可能绝对园直，轴承孔也是如此。为克 曲轴轴颈不可能绝对园直，轴承孔也是如此。 服这些轻微的缺陷， 服这些轻微的缺陷，轴承必须能够改变自身以适应 这些缺陷。 这些缺陷。 • 强度较低的金属衬和镀层是满足适应性能必须的。 强度较低的金属衬和镀层是满足适应性能必须的。
15%
污垢引起的失效
润滑及相关因素引起的失效
15% 45%
操作和安装引起的失效
表面反应引起的失效
25%
污垢引起的失效 微粒造成的磨损
轴承磨损产生深及铜衬的 光滑表面。一般情况下， 运转150，000英里（4 运转150，000英里（4， 000小时）之前，大面积 000小时）之前，大面积 出现这种类型的磨损，应 当怀疑存在过多的微粒污 垢。
表面镀 层
衬
钢背
轴承结构轴承结构-油孔及定位舌
• 油孔和油槽向轴和轴承部位提供机油。更换带油孔的轴承 油孔和油槽向轴和轴承部位提供机油。 时确保更换油孔位置对准。 时确保更换油孔位置对准。 • 定位舌将轴承固定到位，消除可能的移动和转动。 定位舌将轴承固定到位，消除可能的移动和转动。 • 并非所有的轴承都有油孔和油槽。 并非所有的轴承都有油孔和油槽。
• •
轴承的负载轴承的负载-连杆轴承
• • • • 连杆轴承负载在轴承上产生三种不同的承载压力。 连杆轴承负载在轴承上产生三种不同的承载压力。 燃烧对连杆轴承上瓦产生巨大的向下冲击力（ 7A）。 燃烧对连杆轴承上瓦产生巨大的向下冲击力（图7A）。 的离心力。（ 7B） 。（图 绕着曲轴运动的连杆产生较大 的离心力。（图7B） 当活塞惯性运动（向上） 连杆轴承上瓦产生惯性作用力。 当活塞惯性运动（向上）时，连杆轴承上瓦产生惯性作用力。 （图 7C） 7C）
轴承结构轴承结构-表面镀层
• 显微镜下的轴瓦表面如图5A所示呈锯齿状。 显微镜下的轴瓦表面如图5A所示呈锯齿状。 5A所示呈锯齿状 • 金属表面间的润滑层使粗糙的表面彼此之间能平稳的转动 如图5B所示。 5B所示 。如图5B所示。
轴承结构轴承结构-表面镀层
• 轴瓦表面镀层有划伤或因为深的刮痕或颗粒而受损，润滑 轴瓦表面镀层有划伤或因为深的刮痕或颗粒而受损， 层的作用将受到削弱或破坏。（ 5C） 。（图 层的作用将受到削弱或破坏。（图5C） • 这些划痕边缘上压力分布的变化会产生过多的热量，导致 这些划痕边缘上压力分布的变化会产生过多的热量， 润滑和金属的进一步恶化。 润滑和金属的进一步恶化。 • 正确的油膜间隙是影响轴承寿命的唯一最重要的因素，任 正确的油膜间隙是影响轴承寿命的唯一最重要的因素， 何恶化都会导致轴承的损坏。 何恶化都会导致轴承的损坏。
轴承结构轴承结构-分型面
• 1. 2. 主轴承和连杆轴承制造成带有伸展余量， 主轴承和连杆轴承制造成带有伸展余量，当轴承压装到 位时，余量确保轴承和轴承孔精密配合。 位时，余量确保轴承和轴承孔精密配合。 分型面之间的距离要大于轴承座孔的直径。 分型面之间的距离要大于轴承座孔的直径。 当轴承压装到位时，轴瓦分型面稍微高于轴承座。 当轴承压装到位时，轴瓦分型面稍微高于轴承座。
污垢引起的失效 微粒造成的磨损
来源： •进气（空气滤清不良） •润滑油（滤清不良） •大修期间集灰 •处理润滑油或零件不小心 •燃烧产生的副产物
污垢引起的失效
进气歧管种大量灰 尘，连杆瓦显现出 微粒引起的 严重擦 伤。
污垢引起的失效
粗颗粒造成的磨损
当滤清器破裂或堵塞（机油 当滤清器破裂或堵塞（ 旁通）， ），轴承表面可能会显 旁通），轴承表面可能会显 示长而深的刮痕。 示长而深的刮痕。这些刮痕 降低了润滑效果和散热能力 ，刮掉的金属加重了磨损而 且产生的热量很快熔化了表 面镀层中的铅。 面镀层中的铅。
发动机故障分析培训
——轴承失效分析
滑动轴承作用
• • •
保护轴并承受剧烈的负载（压力和温度） 保护轴并承受剧烈的负载（压力和温度） 将轴定位 吸收有害的磨料
轴承的构造
了解轴承的名称及其说明，会帮助你分析失效的原因并解释你的发 现。这样就会减少误解和混淆。
衬套
滑动轴承 1. 钢背 2. 衬 3. 表面镀层（铅-锡） 表面镀层（ 锡 4. 润滑油孔 5. 润滑油槽 6. 分型面 7. 定位舌 滚柱轴承 1. 外座圈 2. 内座圈 3. 保持架 4. 滚柱 滚珠轴承 1. 外座圈 2. 内座圈 3. 保持圈 4. 滚珠
பைடு நூலகம்
轴承的金属性能 嵌藏性（可嵌入性） 嵌藏性（可嵌入性）
• 无论系统如何清洁，总会有一些污垢。污垢中的颗 无论系统如何清洁，总会有一些污垢。 粒物会划伤轴承。如果轴承表面能够吸收颗粒， 粒物会划伤轴承。如果轴承表面能够吸收颗粒，就 能防止进一步的破坏。 能防止进一步的破坏。低硬度的金属衬和就能满足 适应性和嵌藏性的要求。 适应性和嵌藏性的要求。
污垢引起的失效
粗颗粒造成的磨损 这是轴承损坏最频繁的原因。 这是轴承损坏最频繁的原因。污垢和粗颗粒随润滑油在 绕过滤清器后进入轴承间隙，会在轴承表面产生刮痕。 绕过滤清器后进入轴承间隙，会在轴承表面产生刮痕。 这些刮痕大大减小了支撑面积和油膜厚度， 这些刮痕大大减小了支撑面积和油膜厚度，金属和金属 直接接触的可能性增加。当有很深的刮痕时， 直接接触的可能性增加。当有很深的刮痕时，金属和刮 痕边缘会直接接触挤出润滑油引起过热或轴承疲劳。 痕边缘会直接接触挤出润滑油引起过热或轴承疲劳。 粗的颗粒和细的污垢都会影响主轴承， 粗的颗粒和细的污垢都会影响主轴承，但是在曲轴离心 力的作用下，通常只有较细的磨料才能到达连杆轴承。 力的作用下，通常只有较细的磨料才能到达连杆轴承。 粗颗粒在轴承表面产生大而深的刮痕， 粗颗粒在轴承表面产生大而深的刮痕，而细微的污垢起 到研磨剂的作用并磨损轴承表面，使零件间间隙增大。 到研磨剂的作用并磨损轴承表面，使零件间间隙增大。
轴承结构轴承结构-钢背
轴承钢背由整片钢带制成，提供轴承所需的强度。 轴承钢背由整片钢带制成，提供轴承所需的强度。
轴承结构轴承结构-衬
较低硬度的衬均匀地结合在钢背上，以能适应轴上的 较低硬度的衬均匀地结合在钢背上， 小缺陷。 小缺陷。 同时衬还能吸收一些有害的颗粒物而不致引 起进一步的破坏。 起进一步的破坏。
传热性
• 摩擦运动会产生大量的热量。部分热量由润滑油带 摩擦运动会产生大量的热量。 走，大部分必须通过轴承孔和轴承盖散失出去。要 大部分必须通过轴承孔和轴承盖散失出去。 求有一种传热性良好的材料与轴承孔接触。 求有一种传热性良好的材料与轴承孔接触。
轴承的金属性能
没有一种金属能满足轴承所要求的所有性能， 没有一种金属能满足轴承所要求的所有性能，所以轴承是 金属的折衷组合体。 金属的折衷组合体。
轴承的负载
• 主轴承下瓦的负载远大于上瓦。 主轴承下瓦的负载远大于上瓦。 • 连杆轴承上瓦的负载大于下瓦。 连杆轴承上瓦的负载大于下瓦。 • 连杆轴承所受的离心力和惯性力的合力有时比燃烧压力还 大。 • 连杆轴承所承受的负载比主轴承更加剧烈。 连杆轴承所承受的负载比主轴承更加剧烈。
轴瓦材料的基本要求 • 足够的抗压强度和疲劳强度； 足够的抗压强度和疲劳强度； • 低摩擦系数，良好的耐磨性，抗粘结性，跑 低摩擦系数，良好的耐磨性，抗粘结性， 合性，嵌藏性和适应性； 合性，嵌藏性和适应性； • 热膨胀系数小，良好的导热性和润滑性能以 热膨胀系数小， 及耐腐蚀性； 及耐腐蚀性；
耐腐蚀性
• 包括水和其它化学品在内的燃烧副产物结合形成能 腐蚀轴承金属的酸性物质和化合物。轴承金属必须 腐蚀轴承金属的酸性物质和化合物。 能够抵抗所有这些可能存在的腐蚀。 能够抵抗所有这些可能存在的腐蚀。
轴承的金属性能 减摩性、抗胶合性 减摩性、
• 完全阻止轴承和轴之间的接触是不可能的，因此期 完全阻止轴承和轴之间的接触是不可能的， 望两种金属在接触的情况下仍能转动。 望两种金属在接触的情况下仍能转动。在这种情况 必须有一种能够抗粘结的材料， 下，必须有一种能够抗粘结的材料，以帮助在润滑 有限的情况下防止故障的发生。 有限的情况下防止故障的发生。
轴承的金属性能
疲劳强度
轴承疲劳是由交变负载造成轴承金属逐步破坏的结果。疲 轴承疲劳是由交变负载造成轴承金属逐步破坏的结果。 劳开始的信号是轴承表面产生细小的裂纹， 劳开始的信号是轴承表面产生细小的裂纹，这些裂纹向粘 合层延伸， 合层延伸，当裂纹最终连接到一起时金属块就脱落下来了 。 钢背结构的轴承具备最优的疲劳强度。 钢背结构的轴承具备最优的疲劳强度。
钢背
100%钢
衬
75%铜 25%铅
镀层
90%铅 10锡
疲劳强度 适应性 可嵌入性 耐腐蚀性 减摩性 传热性
高 低 低 高 低 高
中等 中等 中等 中等 中等 中等
低 高 高 高 高 低
诊断步骤— 诊断步骤—建议
不要破坏证据-慢慢进行，了解所有的情况。 不要破坏证据 慢慢进行，了解所有的情况。 慢慢进行
轴承失效分析 一般程序
• 从失效轴承的明显损坏类型确定轴承失效原因。 从失效轴承的明显损坏类型确定轴承失效原因。 • 检查并考虑到发动机中的所有连杆轴承和主轴承。当失效 检查并考虑到发动机中的所有连杆轴承和主轴承。 轴承被完全破坏的情况下， 轴承被完全破坏的情况下，尤其需要细致地检查其他的轴 承是否存在引起失效的损坏条件的迹象。 承是否存在引起失效的损坏条件的迹象。 • 还必须检查连杆、曲轴、润滑系统零件（滤清器是否破裂 还必须检查连杆、曲轴、润滑系统零件（ 或堵塞）以及发动机中的其他零件。 或堵塞）以及发动机中的其他零件。 • 要有识别和区分各种不同类型的损坏的能力。 要有识别和区分各种不同类型的损坏的能力。
• 在拆下轴承盖、连杆、曲轴以及轴承前检查曲轴箱内的零件及他们的 在拆下轴承盖、连杆、 状况。 状况。 • 拆下轴承并按它们在发动机中的运转位置来布置所有零件。观察各个 拆下轴承并按它们在发动机中的运转位置来布置所有零件。 零件的情况-润滑油、毛刺、划痕或明显的颗粒的数量和状况，轴颈、 零件的情况-润滑油、毛刺、划痕或明显的颗粒的数量和状况，轴颈、 圆角的情况等等。 圆角的情况等等。 • 清洁并标识各轴承以便永久识别其位置。（在定位舌部位标识字母和 清洁并标识各轴承以便永久识别其位置。（ 。（在定位舌部位标识字母和 数字是一个好办法） 数字是一个好办法） • 检查金属的类型以及损坏程度。 检查金属的类型以及损坏程度。 • 检查轴、轴承座以及相关零件（滤清器等）的情况和异常情况。 检查轴、轴承座以及相关零件（滤清器等）的情况和异常情况。 • 利用发动机保养记录、你能了解到的操作者的信息以及拆下的轴承等 利用发动机保养记录、 信息来分析产生故障的原因。 信息来分析产生故障的原因