内燃机止推片失效模式与分析.pdf

第2期
内燃机
2015年4月
Internal Combustion Engines
Apr.2015
内燃机止推片失效模式与分析
朱军
(临安东方滑动轴承有限公司,浙江临安-311314)
摘要:介绍内燃机曲轴止推片失效模式、类型和分析,叙述止推片的结构形式、安装位置及作用、材料的选用、粘结强度
试验方法和设计计算,具体列举了典型失效种类和现象分析,明确了止推片的正确安装和使用方法,消除、控制和预防早
期失效带来的不良后果和影响
关键词:止推片;失效模式;分析
中图分类号:TK407
文献标识码:B
文章编号:1000~-6494(2015)02-0060-03
The Failure Modes and Analysis of Internal Combustion Engine Thrust Washer
Zhuyun
Lin'an Dongfang Sliding Bearings Co, Ltd, Linan 311314, China
Abstract: Introduction of failure mode, type and analysis of Internal-combustion Engine crankshaft thrust washer, narrating thrust
washer structure, fittting position and function, material use selection, bonding strength testing way and design calculation, illustrating in
details the typical failure variety and phenomenon analysis, expliciting the correct fitting and usage. eliminating and preventing negative
effects and influence by early failure of thrust washer
Key words: thrust washer; failure mode; analysis
0前言
上止
推片
曲轴止推片是内燃机的一个机械易损零件,
在发动机主轴承座上安装,其作用主要是止推定位
下止
及减磨作用,它对发动机工作的平稳性和减少曲轴
推片
窜动起到止推定位作用。因此止推片的失效对曲轴
的损伤及引起发动机噪音、震动,影响较大。任何
图1整圆垫圈
图2半圆垫片
机械零件都有寿命期,从技术经济性观点上看,失
c.止推片的安装位置:一般安装在第二道主轴
效分析的目的在于保证产品在给定的或寿命期限?轴承前后座上,分上下各一片。每台4片,也有每
内,不发生早期失效。
台2片。位置见图3、图4。
1止推片的定义和结构形式及安装位置、轴
d.止推片厚度是按发动机曲轴结构型式设计
给定的,不同的发动机其曲轴轴向间隙也不相同,
向间隙
止推片与主轴端面留有一定间隙,一般设计在
a.止推片的定义是起到止推、定位的垫圈或垫0.075~0.255mm范围之间。
片减摩零件。
b.结构形式:结构形式一般有两种,整圆垫2止推片材料的选用、试验和设计计算
圈和半圆垫片,见图1、图2
应用在内燃机止推片零件上的材料,多数使
用双金属一钢复合材料。目前常用两大类,一般采
作者简介:朱军(1961-),男,工程师,一直从事用铜铅材料牌号CuPb24Sn/SPCC应用比较多,合
滑动轴承研究和新产品开发设计及制造工艺。
金硬度为HB40~60,承载能力比较大,实用于高
收稿日期:2014-09-25
速汽车发动机;另一类采用铝基材料牌号
万方数据
第2期
朱军:内燃机止推片失效模式与分析
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止推片位置
中间轴承座止推片前后位
图3安装位置
图4中间轴承座
图5卷带中出现的分层
图6冲剪加工中的分层
Alsn20cu/SPHC. Alsn12si2. 5CU/SPHC. A1sn6cu/
SPHC应用比较广泛,合金硬度为HB30~45,实
用于柴油机、内燃机系列的滑动轴承零件。
主机厂滑动轴承的可靠性试验,它在台架上
试验是同时进行,一般在400~1000h范围内,试
验后检验是否有异常磨损现象。止推片磨损量通常图7落料半成品中的分层图8铣創加工中的分层
在0.005~0.010范围内,属于正常磨损。止推片保
用期一般在2000h以上。
b.冲压落料冲剪时出现分层验证,见图6、图7。
止推片承载能力的设计计算公式为
c.加工中,合金面铣削油槽(油穴)出现分层
F≤S。[P
验证见图8
S =S\-SO
4止推片几种失效模式和常见安装形式的介绍
S,=T(d2-d2)4
S。=S油+S油+S源+S画角
内燃机曲轴止推片失效就是其丧失使用规定功
式中,F为止推垫片承受载荷,N:d,d分能的现象称为“失效”。失效种类分为早期失效、
别是止推片内、外直径,mm;S为止推片有效支中期失效(偶然失效)、后期失效(磨损失效)。
a.早期失效:早期失效是在止推片使用初期出
承面积,mmn:;S。为止推垫片名义支承面积,现的失效,主要是设计、材料、制造、安装调试和
mm;S为止推垫片支承面非支承面积,m;Saw使用操作不当所引起的失效。如止推片早期磨损失
为止推垫片支承面上油槽面积,mm2;Sax为止推效,发动机磨合质量差,安装时装反,脱落,油路
垫片支承面上油穴面积,mm;Sn为止推垫片支堵塞或油品清洁度差,缺油,操作不当等。从顾客
承面上削薄面积
mm
倒角
为止推垫片支承面上反馈信息上看,发生频率占80%左右。
倒角面积,mm2;[P円为止推垫片支承面合金材料
b.中期失效(偶然失效):这也是正常使用期
的许用强度,MPa。
失效,一般失效故障率较低,比较稳定又称寿命期。
例如,柴油机DB100ZLDA止推片的设计给定
c.后期失效(磨损失效):后期失效又称“损
的轴向推力(承载力)是1424N,我们推荐采用耗失效期”,是保用期过后的一种失效模式,这个
AISn20Cu/SPHC材料,经设计计算止推片承载能力时期是失效的高发期。损耗失效属于正常现象,早
F为55kN。
期失效(缺陷)是产品、材料质量或制造问题,也
有操作失效和受累性失效模式的影响。
3材料粘结强度检验(试验)方法
正确的安装方式及潜在失效模式的安装表现
发动机滑动轴承常采用剥离法和弯曲试验法如下:
来验证材料的粘结强度,止推片是双金属薄壁平面
a.613柴油机曲轴止推片的正确安装方式见
零件,合金粘结强度要求比较高,与轴瓦、衬套零图9、图10
件粘结强度(脱壳分层)验证起来相对来说不易发
b.潜在失效模式的安装表现见图1
现,粘结强度一般采用弯曲试验法进行检验,确认
分层脱壳缺陷,在生产制造中,分为三个关键工岸5几种常见损坏类型与分析
加强监控早期失效模式。
止推片损坏原因是多方面的,比较复杂,主
a.