内燃机轴承与润滑问题幻灯片.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * 内燃机轴承与润滑问题 轴承是影响机器能否长期可靠运转的关键部分之一。这里指把曲轴支撑在机体上的主轴承和把连杆和曲柄销连接起来的连杆大头周承。 滑动轴承 滚动轴承 内燃机中最广泛采用的是滑动轴承。与滚动轴承相比，滑动轴承的机构简单，尺寸紧凑，价格便宜，且如果设计得好摩擦损失比滚动轴承还小。设计滑动轴承时，要保证轴承与轴颈摩擦副能够长期可靠工作。因此，还要研究润滑问题。 内燃机中的其他摩擦副：活塞与气缸壁；活塞环与气缸壁；活塞销与销座孔。 2.1 摩擦（滑动） 定义：两个零件表面互相靠紧，并作相对滑动称为滑动摩擦。 F=fW(N) 式中：W—接触面法向力，即荷载（N） f —摩擦系数 三种摩擦形式：干摩擦；流体摩擦；临界摩擦 2.1.1 干摩擦 在力的作用下，两个金属零件的表面直接靠紧，并做相对滑动时的摩擦称为干 摩擦。 干摩擦时的阻力很大，表面会很快磨损。（一般f0.1) 2.1.2 流体摩擦 把金属表面相对滑动时的锉切变为机油与机油之间的摩擦，称为流体摩擦。此 时，摩擦阻力大大减小，避免表面磨损。 流体摩擦的实现：使夹在两表面之间的油膜具有一定的厚度。油膜厚度不小于 6~7?m。 2.1.3 临界摩擦 在摩擦面之间有机油，但油膜太薄，不足以把两个表面完全分隔开。靠分子的结 合力在表面形成油膜薄层，不能流动。不是流体，也不是固体，称为境界层。可以避 免金属直接接触。 2.1.4 实际的摩擦状态 在内燃机运转过程中，一般说来上述三种摩擦状态都是存在的。 2.2 轴承材料 轴承材料应满足的要求： （1）抗咬合性好，即在润滑条件不好的情况下也不致与周颈发生粘着和刮伤轴颈表 面。 （2）顺应性好，即在安装不准确，或轴径几轴承孔有变形时，轴承材料能产生一些塑性 流动来顺应轴径，不致产生局部的高接触应力。 （3）嵌藏性好，由于在工作过程中不可避免地会有一些杂质，如细小的沙粒和金属碎屑等随同机油进入轴承，轴承材料应具有把这些细粒嵌埋在本身金属之内的能力，不致刮伤轴径表面。 （4）耐疲劳性好，即在交变载荷作用下不易出现疲劳剥落现象。由于疲劳性好的轴承材料相对来说顺应性和嵌藏性就会较差。所以，应全面考虑。 还应注意高温时的强度。 （5）耐腐蚀性好，一般来讲，铅，镉，锌等金属合金的耐腐蚀性较差， 锡，铝，银等金属合金的耐腐蚀性较好。 常用 轴承材料 1 巴氏合金 （1）锡基巴氏合金：这种材料的抗咬合性、顺应性、嵌藏性和耐腐蚀性都好，轴颈的表面硬度可以较低，但疲劳强度较差。 （2）铅基巴氏合金：与锡基巴氏合金十分相似，但疲劳强度较高。 巴氏合金广泛用于工作强度不太高的汽油机 2 铜铅合金和铅青铜 高速柴油机中曾广泛采用铜铅合金和铅青铜作轴承的减摩材料。它们的突出优点是承载能力大，许用载荷可达30~60MPa，甚至更高。疲劳强度高；但轴承的表面性能（咬合性、顺应性、嵌藏性）很差，因此，要求轴颈的表面具有较高的硬度。 3 铝锡合金 这种合金是后来发展起来的一种轴承减摩材料，主要分两种：含锡6%左右的低锡合金和含锡20%以上的高锡合金。铝锡合金除表面性能不及巴氏合金外，其它性能都很优越。 试验和经验证明是一种很好的轴承材料。 2.3 轴瓦的构造 现代内燃机的滑动轴承，大多由图示的两块轴瓦所组成。 每块轴瓦包括两部分：瓦背和镀敷在其上的减摩材料层。 两种轴瓦：厚壁轴瓦和薄壁轴瓦。 厚壁轴瓦：一般是把减摩合金浇铸在已加工好的瓦片上，然后加工内孔至最后尺寸。 为了把这种轴瓦装上内燃机，需要通过手工刮研使轴承内孔与轴径 内孔配合。 为了调整轴承间隙，在上下两块轴瓦之间设有垫片。 厚壁轴瓦的壁厚 一般是在3mm以上。 薄壁轴瓦：现代高速内燃机一般多采用薄壁轴瓦。是把减摩材料烧结或轧制在经过处理的薄钢带上，在切割冲压成形，最后在专用自动床上进一步精加工至成品。这些工序可以自动连续地进行，因此，制造精度高，生产成本低。 这些轴瓦的壁厚随轴径直经的不同大约在1.5~3mm之间。 瓦背一般由低碳钢制成，以保证能与减摩材料很好地粘合。 2.4轴承的设计 2.4.1 轴承的基本尺寸参数 （1）轴承内孔直径D和轴径的直径d。一般计算中取D=d; （2）轴承的宽度b或相对宽度b/d; （3）轴承的直径间隙 S=D-d; 或相对间隙?=（D-d)/d 一般?在下列范围内