作者:王建旭 包帅善
斯达—斯太尔汽车配用的WD615系列柴油机,由于压缩比高、功率大而具有较好的动力性,但若使用、维护不按照操作规程进行,极易造成曲轴轴瓦烧熔、擦伤、合金裂纹和脱落等损伤,缩短轴瓦的使用寿命,影响发动机正常工作。因此,分析轴瓦损坏的原因,采取有效的预防措施,延长轴瓦的使用寿命,具有重要的意义。
1 轴瓦的损坏形式及原因
1)轴瓦烧熔
轴瓦烧熔俗称烧瓦,主要是由于润滑油供给中断或不足,在曲轴轴颈和轴瓦间引起半干摩擦或干摩擦,导致发动机轴瓦烧熔。轴瓦烧熔又会使曲轴被轴瓦抱死,造成严重的机械事故。
轴瓦烧熔的原因主要有以下几种:
①发动机超负荷工作。发动机长时间处于超负荷运行状态,润滑油温度增高,粘度下降,导致机油压力偏低,轴和轴瓦之间 内润滑油膜不易形成,摩擦产生的热量不能被带走,造成摩擦加剧,轴瓦发生粘着磨损而烧熔。
②冬季起动操作不当。在冬季,环境量度低于O℃时,快速强行起动发动机,此时由于气温低,机油粘度大,轴和轴瓦之间的润滑油膜还没有形成,引起轴瓦烧熔。
③机油质量差。润滑油质量差或使用周期太长造成机油变质,难以形成良好的油膜,引起发动机轴瓦烧熔。目前,在斯太尔汽车用户中发生轴瓦烧熔的故障多数系此种情况。一些用户实行按色换油,不看粘度,只要机油颜色变化不大,就继续使用;大部分单位不化验;有的即使化验也是采用极简单的化验仪器,只能做水分、灰分和其它简单的分析,因而造成发动机机机油的超期使用。
④机油数量不足。机油缺少,润滑、冷却强度不够,造成发动机轴瓦温度迅速升高,轴瓦和轴颈发生膨胀变形,间隙消失,金属直接接触出现烧瓦。
机油严重缺少的主要原因有:滤清器严重堵塞、机油泵损坏、润滑油管路堵塞、油路严重漏油等。
⑤轴承间隙过小。WD615系列动发动机主轴瓦和主轴径的间隙为0.095-0.163mm,连杆轴瓦和连杆轴轻的间隙为0.059-0.127mm。间隙过小,限制了润滑油流动,使机油不易进入,以致摩擦热不能被很好地带走,增加了轴瓦变形和烧瓦的可能性。
2)轴瓦擦伤
轴瓦擦伤一般发生在瞬时缺乏润滑的情况下,其表现特征为轴瓦和轴颈表面出现金属直接接触而呈斑痕和严重的擦伤痕迹。轴瓦擦伤的主要原因有两方面,一是使用方面的问题,二是润滑油质量的问题。
①使用方面。发动机起动后,在温度和压力都没有升高的情况下,就高速运转。由于此时尚未形成充足的油流,轴瓦润滑不良,会出现擦伤。发动机起动后,油流充满发动机油道需要15-40s左右,而强行加速3-8s就可以达到Z高转速。如果起动发动机后强行提到Z高转速,轴瓦约有8s处于缺油状态而高速运转;轴瓦就会被拉伤、擦伤,损坏的速度是很快的。
②润滑润的质量。润滑油使用时间过长或牌号不对;油中的灰尘、杂质较多;发动机经常处在高温大负荷下工作,都会造成轴瓦擦伤。
WD615系列发动机有自然吸气、增压和增压中冷几种机型,使用润滑油应严格按厂家规定去选择。
增压柴油机的机械负荷和热负荷很大,要求润滑油具有良好的洁净性、抗氧化安全性、防腐性和抗磨性,普通柴油机机油是不能胜任的。
3)轴瓦合金裂纹和脱落
当轴瓦和轴颈频繁直接接触,导致温度升高,使轴瓦内衬疲劳强度降低,合金出现裂纹或脱落;这种裂纹呈网状,也叫做“龟裂”。发动机运行时,由于机油在裂纹中的液力作用,导致裂纹发展,直至轴瓦内衬出现小块的剥落,并逐渐扩大,俗称“炸瓦”。由于合金块剥落,轴颈和轴瓦配合间隙变大,两者的磨损加剧;又由于润滑油从间隙缝中大量泄出,使机油压力下降,并出现敲击声音。
轴瓦产生裂纹和剥落通常是由于发动机使用不当造成的。发动机连杆瓦较主轴瓦的油膜压力和负荷要大得多,它承受周期变化的交变负荷,容易引起疲劳,同时连杆瓦又首先受到机油压力下降的影响,尤其是Z后一道连连杆瓦,处在润滑油路的末端,Z后得到润滑。若驾驶员经常反复地起动发动机,在机油压力还没有升高之前就强行提到Z高转速,使连杆轴瓦承受较高的负荷,并具有大的线速度,轴瓦便会从轻度拉伤、擦伤变为裂纹,直至剥落。
4)轴瓦过度磨损
过度磨损发生在瞬时缺油并反复出现的情况下。每次发生时,金属因缺油、润滑而直接接触,时间虽不长,但轴瓦的温度上升之快之高,足以使轴瓦出现过热现象。每次金属的直接接触都会有一部分轴瓦合金被磨下来,造成间隙增大。反复多次即造成轴瓦的过度磨损,使发动机机油压力下降,出现异响,Z后导致不能运转。
轴瓦过度磨损的主要原因有以下几种:
①发动机在机油油面过低的情况下连续工作,机油添加不及时;
②发动机起动后,机油压力还没有升高就强行提速;
③滤清据滤芯不合格,滤芯严重阻塞未及时更换;
④发动机油温过高;
⑤机油牌号不符,油膜不易形成,造成金属之间的半干摩擦。
2 预防发动机轴瓦损坏的措施
1)起动发动机要细心操作。起动发动机之前要进行必要的检查,检查项目包括机油油面高度及各油管接头、滤清器等。起动后应怠速运转3-5min左右,冬季怠速运转时间应长一些,Z好是10min左右。切记:发动机起动后机油压力未上升前不能强行提速。
2)使用符合规定的润滑油。WD615系列发动机对润滑油的品质要求较高,推荐使用长城牌CD15W/40中增压柴油机机油,一般地区可全年使用。对于较寒冷地区,可选用CD20柴油机油。
3)按规定时间更换机油。正确的做法是,运行12000km进行二级保养时更换发动机机油及机油滤清器。有不少单位按经验或根据简单的化验更换机油,这是不足取的。目前市场上简单的机油化验仪器,检验项目及精度有限,满足不了化验的要求,故应尽量足期或定程更换机油。有的单位将一次性使用的机油滤清器旋装滤芯进行所谓的“清洗”后重新使用,须知,旋装式机油滤清器外壳为薄铁皮,内为纸质滤芯,清洗是洗不干净的,Z好还是更换。
4)日常运行中要坚持必要的检查。坚持出车前、收车后及行车途中的停车检查,及时处理油路接头的渗漏,保证发动机的正常运行。
5)安装机油滤清器要细心检查。安装之前应先查看滤清器的外表有无破裂和挤压痕迹,如有,坚决不用;再查看滤清器上的封油胶垫有无破损,如有破损则应更换。安装时,在滤清器胶垫上涂少许机油,用双手抱住拧紧,不能用大扳手、管钳等,因用大扳手、管钳等极易将滤清器外壳损,在使用中易造成破裂,危及发动机的安全运行。安装后起动发动机怠速运转10min,压力上升后,观察封油圈有无渗漏,如有渗漏一定要更换。
如果发动机出现烧瓦故障,Z好到原发动机制造厂求援。这是因为WD615柴油机曲轴采用了良好的热处理工艺和软氮化处理,轴颈表面有0.1-0.2mm的高抗磨层及0.8mm的抗疲劳层,从而使曲轴疲劳强度较常规处理提高40%。如果烧瓦故障中轴颈拉伤,仅将曲轴轴颈进行光磨,换加大级别的轴瓦,而对光磨后的轴颈不加以相应处理,那么,新瓦换上后不长时间又会出现类似故障,从而严重影响曲轴使用寿命。轴瓦安装时,应注意彻底清洗主油道及各部油道,保证油道内无杂物。由于机油冷却器死角处不易清洗干净,建议更换机油冷却器。
来源:《汽车维修》 2001年07期