柴油机滑动轴承故障分析与防护

【摘 要】本文介绍了柴油机滑动轴承的常见故障，深入分析了故障产生机理，列举了几种实用的故障分析评判方法，并对各种故障提出了行之有效的预防措施，对柴油机滑动轴承故障的诊断与维修具有较强的指导意义。

【关键词】柴油机；滑动轴承；故障分析；维修

0 引言

锡铝合金轴承、铜铅合金轴承和铝合金轴承是车用发动机普遍采用的三类滑动轴承，现代柴油机上的滑动轴承主要采用前两类。滑动轴承是一种易损零件，经过长时间使用后，轴承与轴颈间的间隙会增大，使用不当更会加速轴承的磨损；有时还会因润滑不良而造成损坏，即“烧瓦”现象[1]。在日常工作中，滑动轴承故障时常发生，给生产和生活造成了诸多不便。因此，研究柴油机滑动轴承的故障机理、制定有效的防护保养措施是非常有必要的。本文对柴油机滑动轴承故障进行了深入分析，探讨了行之有效的防护手段，对柴油机滑动轴承常见故障的诊断及维修具有较强的指导作用。

1 柴油机滑动轴承常见故障及分析

柴油机负荷重、压缩比高，滑动轴承长时间处于交变、大载荷的工作环境，造成其故障的原因较多，涉及材料、配合、润滑、温度、负荷等诸多因素。如果能对故障机理认真研究，分析原因并找出规律，对滑动轴承采取合理有效的防护措施，就能减少故障并延长滑动轴承的寿命。柴油机滑动轴承常见故障可以归为以下几类：

1.1 轴承磨损

轴承轴瓦主要失效形式是磨损。磨损可以分为正常磨损和异常磨损。轴承工作时不可避免会出现轻微的磨合磨损和研配磨损，这种现象属于正常磨损。在保证加工及装配精度的前提下，轴瓦材料强度不足、润滑不良及长期过载是造成磨损的主要原因。异常磨损是指短时间内轴承轴瓦磨损严重，造成异常磨损的主要原因有：装配质量、加工精度、振动及润滑等。

1.2 胶合

胶合是最常见故障之一，也称之为黏着磨损。摩擦副在相对运动时，由于润滑不良，轴承表面粗糙度增加，表面温度升高，油膜破坏，金属表面软化或熔化，接触部位产生黏着一撕脱一黏着一撕脱的循环，致使轴或轴承产生胶合。造成胶合现象的原因为：（1）配合间隙不当；（2）润滑油适用不当或被稀释；（3）润滑表面没有形成油膜；（4）润滑油供应中断；（5）机器过热。

1.3 磨粒磨损

润滑油长期适用后，油中会混有杂质及污垢，当润滑油中大颗粒的污垢进入轴承与轴颈间隙中时，在压力作用下嵌入表面，导致轴或轴承产生磨粒磨损。使用及维修过程中应及时清洗过滤器，定期换油，保证润滑油洁净。

1.4 裂纹和剥落

裂纹和剥落是疲劳裂纹扩展的结果，是合金材料在交变下发生的疲劳破坏。柴油机爆发压力较高及交变冲击负荷会造成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。当轴承合金和基体粘结不牢或工艺质量较差时，在工作运行时裂纹、剥落更容易发生。剥落发生时，轴承会加速疲劳，且润滑油渗入剥落处内部使得合金基面迅速磨损，短时间内便会造成严重的故障。

1.5 轴承腐蚀

润滑油选用不当或由于长期使用而酸值过大，对轴或轴承起腐蚀作用。轴承腐蚀不仅仅发生在油膜承载区域，它在任何部位均可能发生。

2 柴油机滑动轴承故障分析方法

一般来说轴承故障的分析方法主要有声音辨别法、振动测量法及温度检测法。

2.1 声音辨别法

轴承在运转过程中，如果发出均匀的、平稳的转动声，就可以断定轴承运转正常。对于轴承运转过程中声音的大小及音质可以采用听音棒或专用测声器进行测量，如果检测到异常音或不规则音则证明轴承有损伤。故障不同，异常音也不同，因此可以通过声音辨别法初步判断轴承的故障。

2.2 振动测量法

故障轴承如：剥落、锈蚀、磨损及裂纹等都会反映到轴承振动中，因此可以采用测振仪来测量机械振动的加速度、速度和位移三个参数，通过与最初轴承运转所测数据进行比较，分析轴承的工作是否正常。

2.3 温度检测法

轴承的运转温度因轴承状况、机器热容量、散热量、转速及负载等不同，在轴承运转正常的情况下，轴承温度先慢慢上升，在1～2小时后达到稳定状态。使用专用温度计测量轴承表面工作时产生的温度，并与正常运转情况下的温度相比较，以判断轴承是否正常。如果润滑或安装等不合适，轴承温度短时间内会急剧上升，异常高温现象出现时必须进行停车检查。热传感器可以即时检测轴承的工作温度，并在超出正常范围时自动报警，热传感器在发动机中已广泛应用。

3 柴油机滑动轴承故障预防

产生故障的主要原因可归纳为5点：疲劳工作、润滑不良、装配不当、异物进入、腐蚀。柴油机滑动轴承故障涉及因素较多，需要综合提高各项技术水平才能彻底解决问题，从改进设计、控制工艺和改善运用三方面入手，确保滑动轴承的正常运行。

3.1 确保关键部件的制造精度，这是防止滑动轴承局部过热的根本措施。

3.2 滑动轴承的安装要符合相关标准

滑动轴承的装配质量对于发动机的运转有很大的影响，决定轴承的精度、寿命和性能。在拆卸、安装滑动轴承时，一定要严格遵守相关技术要求，按作业标准进行装配。

3.3 确保轴承摩擦表面的良好润滑

选用合格的润滑油，保持合适的加注量；注意定期检查和更换润滑油，确保润滑油洁净。不同品质、不同黏度等级以及不同使用类型的润滑油禁止混用，避免轴或轴承发生腐蚀磨损。

在润滑油中加入油性或黏度添加剂，通过提高润滑油膜吸附能力及油膜强度减少磨损的发生；维修时，将各零件清洗彻底后再进行装配，防止污物油垢、硬质颗粒进入摩擦表面间。在运行过程中加强对润滑油液的过滤和系统的密封，发现硬质颗粒或杂物进入摩擦面之间，应立即排除，防止磨粒磨损的产生或扩展。

3.4 理解磨合的重要性

摩擦副表面粗糙度越小，抗早期磨损的能力就越强。新换轴瓦或对轴颈修理后，因其表面粗糙度较大，不进行磨合会直接导致或加速轴承故障。磨合是零件从初始状态过渡到使用状态的必经阶段，新零件或新设备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。磨合时要注意转速由低到高、负荷由小到大及合理分配运转时间。

3.5 严格执行柴油机操作规程

尽量减少柴油机繁频停车起动及超负荷运转。一次起动中的磨损量相当于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；启动柴油机前要摇转曲轴，不乱轰油门；确保柴油机不超负荷运转。

4 结论

在对柴油机滑动轴承进行维修时，首先一定要清楚故障来源，对导致故障发生的因素进行细致分析，然后再制定详尽的维修方案，从源头上彻底将故障排除。为此，必须深入了解故障产生机理，在维修中严格遵守各项技术要求，从装配到检修使各项参数达到技术标准，不对任何环节有所疏漏。保证设备良好运行的前提是良好的润滑和及时全面的检测，在调查研究中我们发现：由专职人员保养的柴油机，滑动轴承故障率下降60%以上，因此应尽力做到专人专职，将各种故障因素消灭在萌芽期，使故障率降到最低，进而保证生产顺利进行。

【参考文献】

[1]陈思义.滑动轴承常见故障的预防与维修[J].煤矿机械，2011，32（6）：266-268.

[2]陆立威，李新春，张田.基于声发射技术的滑动轴承故障诊断方法研究[J].机械工程与自动化，2010，163（6）：189-192.

[3]张俊杰，何吉荣，钟志才，杨灵.振动分析在滑动轴承故障诊断中的应用[J].燃气涡轮试验与研究，2007，20（1）：44-46.

[4]张春福，徐丽娟，于海波，何文广.基于油温与油液分析法的滑动轴承故障诊断[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版，2009，3：58-61.

[5]王绍鹏，韩庆平，兴成宏，管娜巍.滑动轴承油膜振荡机理及案例分析[J].石油和化工设备，2015，5：132-134.

[6]张春福，徐丽娟，于海波，何文广.基于润滑机理的滑动轴承故障诊断[J].交通科技与经济，2012，1：132-135.

[责任编辑：汤静]

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