淺析內(nèi)燃機滑動軸承的磨損機理

顏廷立

摘要：內(nèi)燃機滑動軸承作為機械部件，在運行過程中面臨著持續(xù)損耗的問題，這就需要定期對此類磨損問題進行分析，結(jié)合磨損機理，建立維修處理方案，確保在生命周期內(nèi)發(fā)揮出最大的應(yīng)用價值?；诖耍恼路治鰞?nèi)燃機滑動軸承磨損機理，解析滑動軸承損壞形式及失效，并對內(nèi)燃機滑動軸承損壞現(xiàn)象及其對策進行研究。

Abstract： As a mechanical component of internal combustion engine sliding bearings， they face the problem of continuous wear during operation. This requires regular analysis of such wear problems， combined with wear mechanisms， and establishment of maintenance and treatment programs to ensure that they can maximize their life cycle Value. Based on this， the article analyzes the wear mechanism of the sliding bearing of internal combustion engine， analyzes the damage and failure of the sliding bearing， and studies the damage phenomenon and countermeasures of the sliding bearing of the internal combustion engine.

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機;滑動軸承;磨損機理

Key words： internal combustion engine;sliding bearing;wear mechanism

中圖分類號：U262.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0156-02

0? 引言

內(nèi)燃機滑動軸承是重要的機械產(chǎn)品，其本身所具備的高可靠性、高穩(wěn)定性的優(yōu)勢，令外部驅(qū)動在運行過程中，可通過相關(guān)指令的調(diào)控，真正實現(xiàn)驅(qū)動頂層與底層的無縫對接，提高整體工作質(zhì)量。從內(nèi)燃機滑動軸承零部件的具體應(yīng)用來講，在運行過程中，其呈現(xiàn)出一個持續(xù)性消耗的特點，受限于軸承零部件固有的承載性能，當(dāng)外界荷載力高出零部件的承受極限值時，將令滑動軸承產(chǎn)生破損的嚴重問題，降低使用壽命。為進一步提高實際運行質(zhì)量，必須深度分析出內(nèi)燃機滑動軸承工作期間產(chǎn)生的各類磨損現(xiàn)象，分析出可靠性、穩(wěn)定性的關(guān)聯(lián)影響因素，找出具體失效部位，利用相對應(yīng)的技術(shù)、工藝，解決滑動軸承運行中的磨損失效問題，強化內(nèi)燃機滑動軸承的可靠性。本文則是針對內(nèi)燃機滑動軸承的磨損機理進行探討，僅供參考。

1? 內(nèi)燃機滑動軸承磨損機理

內(nèi)燃機滑動軸承磨損機理一般是指內(nèi)燃機滑動軸承在運行過程中，長期存在被持續(xù)性消耗的前提下，其滑動軸承固有的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可規(guī)避的被磨損問題，且此類問題將隨著內(nèi)燃機做功時長的增加，而導(dǎo)致磨損率逐漸增大的原理。從磨損階段來講，可以將內(nèi)燃機滑動軸承的磨損期設(shè)定為初期磨合階段、中期磨損階段、后期加劇磨損階段。

1.1 初期磨合階段

新生產(chǎn)的內(nèi)燃機滑動軸承部件表面一般存在細微尖峰，在未經(jīng)過任何摩擦?xí)r，隨著該內(nèi)燃機滑動軸承部件被初步投入使用，其會對內(nèi)燃機的正常運行造成一定的運動阻力，對整個機械系統(tǒng)操作產(chǎn)生一定的差異影響，即造成實際運行參數(shù)與預(yù)期設(shè)計的參數(shù)存在差異。磨合期則是指滑動軸承部件在運行過程中，通過其零部件的接觸、摩擦等階段，令零部件的各項參數(shù)符合整個生產(chǎn)運行指標，此時內(nèi)燃機滑動軸承部件上的表面硬質(zhì)雜質(zhì)將在摩擦運動中變的更為平滑。從材料遷移角度來講，則可以看成是滑動軸承表面的細微尖峰與其它組件接觸過程中，在大面積壓力作用下，滑動軸承所產(chǎn)生的屈服強度超出細微尖峰與滑動軸承表面的結(jié)構(gòu)力，此時細微尖峰將在外界作用力、摩擦產(chǎn)生的熱作用效果下，脫離滑動軸承表面。但是在摩擦做功下，細微尖峰所產(chǎn)生的作用力效果，將加大摩擦副的磨損率。

從磨合過渡角度來講，在裝配環(huán)節(jié)，內(nèi)燃機滑動軸承部件受到裝配公差的影響，將加大其零部件之間的縫隙，而不均勻的縫隙對于不同部件之間的潤滑油而言會致使其存在分布不均的問題，但是隨著內(nèi)燃機的持續(xù)運行，伴隨著滑動軸承外表面的磨合現(xiàn)象，內(nèi)燃機活動軸承的表面將真正實現(xiàn)在其單位體積內(nèi)，潤滑層的均勻分布，此時則表明部件在運行過程中，潤滑油流體運動效果下，降低磨損率，進而令當(dāng)前滑動軸承的磨損向中期磨損階段所轉(zhuǎn)變。

1.2 中期磨損階段

中期磨損階段是指內(nèi)燃機滑動軸承在運行過程中，軸體外部表面經(jīng)過摩擦力的作用，將內(nèi)燃機的磨損率降到一個穩(wěn)定區(qū)間內(nèi)，進而實現(xiàn)軸承設(shè)施的穩(wěn)定化驅(qū)動，此階段表明內(nèi)燃機滑動軸承在運行過程中，其機體表面的潤滑油形成一個穩(wěn)定流體狀態(tài)，能夠真正起到潤滑作用，優(yōu)化內(nèi)燃機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力參數(shù)，令整個滑動軸承在運行過程中的受力更為均勻，降低部件的耗損值。從潤滑膜體的厚度來講，當(dāng)油膜層大于部件表面的粗糙度時，其將起到隔絕潤滑的效果，即為當(dāng)摩擦副間的零件在作用力產(chǎn)生時，不會繼而產(chǎn)生相應(yīng)的摩擦現(xiàn)象，此時滑動軸承的潤滑率達到最大。從穩(wěn)定磨損階段呈現(xiàn)出的運行機理來講，潤滑層所起到的隔絕效果是一種理想狀態(tài)，即為零件表面在接觸的過程中完全不接觸，但是在實際運行過程中，零部件之間則呈現(xiàn)出一個相對運動的趨勢，部件之間的相互做功將成為不可控因素，在潤滑層的作用下，將把滑動軸承表面的相互力學(xué)系數(shù)降到最低，降低摩擦損耗。例如，內(nèi)燃機滑動軸承在初步啟動時，系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的工作磨損屬性是屬于不可規(guī)避的，因為其在啟動過程中，摩擦副內(nèi)部的潤滑層將產(chǎn)生形成與消除的兩種漸次階段，代表著潤滑狀態(tài)由邊界經(jīng)由混動、流體的形成，最終達到潤滑層完全轉(zhuǎn)變的階段，在此期間，摩擦副表面將產(chǎn)生零部件直接接觸的問題，即為運行過程中的穩(wěn)定損耗階段，內(nèi)燃機滑動軸承在長時間運行周期下，將會產(chǎn)生嚴重的磨損問題。

1.3 后期加劇磨損階段

內(nèi)燃機滑動軸承在負荷狀態(tài)下長時間運行后，受到材料結(jié)構(gòu)因素、摩擦產(chǎn)生的高溫因素等影響，將產(chǎn)生疲勞損傷的嚴重現(xiàn)象，且此類損傷現(xiàn)象將伴隨著軸承持續(xù)做功，進而產(chǎn)生滑動軸承被加劇磨損的問題。當(dāng)然，在實際運行過程中，加劇磨損問題具有積累性的特點，其是指影響因素所造成的磨損指超出軸承部件的承受極限值，令磨損系數(shù)達到規(guī)定范圍內(nèi)的最大值。從具體影響效果來講，后期加劇磨損對于滑動軸承所造成的危害最大，其衍生出的粘度喪失、運行驅(qū)動效率降低、異常響動、摩擦溫度加大等問題，可能造成整個內(nèi)燃機設(shè)備的損毀。

2? 滑動軸承損壞形式及失效

內(nèi)燃機滑動軸承在運行過程中起到對內(nèi)燃機機能的可靠性支撐的作用，確保其相關(guān)功能實現(xiàn)的精準性，但是在內(nèi)燃機的長時間運行模式下，內(nèi)燃機滑動軸承將產(chǎn)生嚴重的磨損問題，當(dāng)磨損所產(chǎn)生的尺寸誤差高出摩擦副的運行基準時，其將產(chǎn)生運行失效的問題。相關(guān)人員在針對滑動軸承損壞及失效問題進行分析時，主要關(guān)注的內(nèi)容是指在非常態(tài)運行狀態(tài)下，滑動軸承運行過程中產(chǎn)生過度損耗的問題，該問題致使內(nèi)燃機的整體結(jié)構(gòu)受到機械影響，降低整體機械操控的質(zhì)量。

影響滑動軸承損壞的問題包含下列幾點：第一，結(jié)構(gòu)設(shè)計不規(guī)范，例如鍍層材料、結(jié)構(gòu)承受參數(shù)等，在高強度負荷運轉(zhuǎn)下，不規(guī)范的結(jié)構(gòu)設(shè)計極有可能產(chǎn)生嚴重的損傷問題。第二，生產(chǎn)工藝基準不達標，此類問題的產(chǎn)生，將直接影響滑動軸承的承載質(zhì)量，造成出廠期間的質(zhì)量缺陷問題，在后續(xù)被使用過程中，質(zhì)量問題的存在可能過早令滑動軸承達到其極限消耗值，無法滿足正常運作需求，降低設(shè)備的使用年限。第三，裝配工藝不合規(guī)，合理設(shè)計與裝配，可進一步提高滑動軸承運行的可靠性，但是如果裝配過程中，產(chǎn)生誤差時，則將產(chǎn)生運行精度誤差的嚴重問題。第四，運維力度不足，滑動軸承屬于損耗性部件，在操作過程中，需依據(jù)工作強度及軸承屬性，定期對此類部件進行運維養(yǎng)護處理，確保操作屬性長期維系在一個最佳狀態(tài)，但是受到外部及內(nèi)部環(huán)境所造成的影響，將加劇材料磨損問題，如果未能對其進行正確養(yǎng)護處理，則將加大失效問題的產(chǎn)生幾率。

這就需要在實際運行過程中，針對損耗模式、運行工況等，分析出失效原因，然后制定相對應(yīng)的處理方案，真正實現(xiàn)前期、中期、后期的一體化維修處理，規(guī)避滑動軸承的失效問題。

3? 內(nèi)燃機滑動軸承損壞現(xiàn)象及其對策

3.1 劃傷問題

內(nèi)燃機滑動軸承劃傷問題的產(chǎn)生，主要是指設(shè)施表面存在劃痕，造成結(jié)構(gòu)力損失的問題。劃傷現(xiàn)象的產(chǎn)生機理主要是由于大直徑的機械顆粒在高壓作用下經(jīng)過內(nèi)燃機滑動軸承的表面，且此類顆粒硬度高于軸承表面硬度，產(chǎn)生機體損傷的現(xiàn)象，通常情況下，摩擦副內(nèi)部屬于一個封閉的空間，不會有外界雜質(zhì)流入到裝置中。此時則可驗證潤滑油是否存在雜質(zhì)問題，并依據(jù)滑動軸承外表監(jiān)測數(shù)據(jù)，做好相對應(yīng)的清潔處理，降低劃傷問題的產(chǎn)生幾率。

3.2 磨粒磨損問題

磨粒磨損問題是指滑動軸承核心承載部位，因為摩擦問題的產(chǎn)生，加大軸承內(nèi)部之間的間隙差值，此類受損面具有光亮特征，主要是因為內(nèi)部雜質(zhì)在持續(xù)性運動過程中，對現(xiàn)有的機械面造成固定時間、表面的磨損，進而形成基于磨粒的范圍性磨損問題。造成磨粒磨損的主要原因是由于潤滑油在過濾之后被污染，或者是過濾工序存在缺失性，導(dǎo)致小直徑的雜質(zhì)流入到軸承內(nèi)部，進而產(chǎn)生雜質(zhì)污染的問題。對此，在進行解決時，可以選擇定期更換潤滑油，或者是依據(jù)檢測出的粒徑磨損系數(shù)，評估在當(dāng)前工況運行下，滑動軸承所產(chǎn)生的摩擦損耗問題，并進行定期運維處理，增加滑動軸承的運行壽命。

3.3 咬粘問題

咬粘問題的產(chǎn)生是指在軸承表面出現(xiàn)溝痕問題，將造成軸頸區(qū)域黏連的嚴重問題。產(chǎn)生此類現(xiàn)象的主要原因是由于在持續(xù)性的工作狀態(tài)下，設(shè)施在摩擦過程中將產(chǎn)生高溫，軟化金屬材料，降低結(jié)構(gòu)剛性，此時軸頸區(qū)域在高荷載壓力下，將產(chǎn)生嚴重的位移問題，即為材料在固有承載壓力下，位移可能產(chǎn)生單位體積內(nèi)材料的堆積現(xiàn)象，進而形成堵塞、咬粘問題。從運行角度來講，軸承在運行過程中此類問題產(chǎn)生因素較多，且具有偶發(fā)性特點，例如設(shè)備急停、急啟動操作，零部件之間的碰撞問題、潤滑油層厚度問題等，均可能造成咬粘問題的產(chǎn)生。針對此類問題進行解決時，則可分析出潤滑系統(tǒng)及材料材質(zhì)、結(jié)構(gòu)之間呈現(xiàn)出參數(shù)系數(shù)是否符合實際運行需求，結(jié)合設(shè)施在不同工況下運行需求，制定相對應(yīng)的運維工序。

4? 結(jié)語

綜上所述，內(nèi)燃機滑動軸承在運行過程中，磨損問題屬于不可規(guī)避的運行風(fēng)險。為此，在實際操作過程中，應(yīng)結(jié)合滑動軸承的結(jié)構(gòu)組成、工作環(huán)境等，制定出相對應(yīng)的運維處理方案，以提高滑動軸承設(shè)備運行的可靠性。期待在未來發(fā)展過程中，科研人員可研發(fā)出更為先進的技術(shù)工藝，針對滑動軸承現(xiàn)存問題予以解決，提高設(shè)施運行精度。

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