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柴油机配件-汽车曲轴轴瓦:兼具滑动与滚动轴承优点的高性能选择轴承发动机曲轴的作用

来源:应急救援装备网  作者:蓝品汇优采云   2024-08-11 阅读:216

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严格来说,汽车曲轴上用的轴承也属于轴承。轴承又可分为滚动轴承和滑动轴承,滑动轴承比较常见,如下图所示。滚动体采用球和滚子,滚动体起到润滑轴承内外圈的作用。当然滚动轴承采用脂和润滑油,以提高滚动体的光滑度,减少滚动体的磨损。

滑动轴承如下图所示,其结构比较简单,轴承表面布满油道,省去了滚动轴承的圆柱形或球形滚动体,利用过压油(具有高流动特性的润滑油、机油、ATF等)作为液态滚动体,隔离两金属表面的摩擦,覆盖在摩擦表面上的油可称为油膜。

由于压力油膜的存在,曲轴轴颈与轴承之间不存在硬摩擦,因此轴承在高温、高冲击的恶劣环境下使用寿命更长,稳定性更高。由于压力油膜起支撑和隔离作用,滑动轴承可以做得更大,有更大的接触面积,从而获得更理想的支撑和稳定效果,因此滑动轴承可以承受更大的载荷。

如果汽车曲轴使用的是滚动轴承,那么很有可能在半年内轴承的滚动体(滚子、滚珠)就变得不再顺畅,甚至断裂。以前自行车前轮的轴承滚珠断裂,相信大家都见过吧?自行车上的滚珠轴承断裂的话船舶自动化设备维修,更换起来很简单,十几二十分钟就可以更换。发动机曲轴上的轴承怎么更换呢?总不能一年半载就把发动机拆了换轴承吧?这才叫大修吧!

轴承(滑动轴承)的滚动体是加压油,使用一年半后油性能变差后直接更换即可。汽车的机油为何需要频繁更换?其实这相当于更换滚动轴承滚动体的过程。更换核心部件太复杂,滑动轴承更稳定,省事。效率和损耗对工业来说确实很重要,但结构简单和长期稳定运行也同样重要。对于轴承来说,只要供油系统没有问题,油的质量没有问题,几乎不会出现拉轴承的问题。

发动机曲轴轴承

曲轴上可以使用滚动轴承吗?

每次遇到这种问题,总有一些“聪明人”说曲轴不需要滚动轴承,因为曲轴的形状比较特殊(圆圆的)。如上图所示,曲轴这种特殊的结构好像不太适合滚动轴承吧?产生这种看法的原因,是有些朋友对滚动轴承了解不够。滚动轴承不是全部都是一体式的,滚动轴承也有分体的,如下图所示。轴承分为上下两部分,形状和轴瓦一样,直接套在轴颈上就可以了。

所以汽车曲轴不用滚动轴承的主要原因不是不能安装,剖分式滚动轴承安装方便,其实质是滚动轴承不宜在高速、高温、高负荷条件下使用。部分船用低速柴油机的曲轴采用滚动轴承,而高速汽油机、大功率电机多采用滑动轴承(轴承衬套)。这可以理解为工业层面的共识,因此在恶劣工况条件下运转的轴承均采用滑动轴承。

摩擦系数比较

发动机曲轴轴承

相对而言,滑动轴承的摩擦系数确实很大发动机曲轴轴承,半干摩擦状态下摩擦系数可达0.1-0.5。但关键是采用压力润滑,即在摩擦面间注入加压润滑剂(油)。润滑剂形成油膜覆盖在摩擦面上,起到支撑和隔离两摩擦面的作用。所以此时只有液体间的摩擦。这种形式也叫液体摩擦或液体润滑。如上图所示发动机曲轴轴承,液体润滑的摩擦系数仅在f=0.001-0.01之间。

如上图所示,各类滚动轴承的摩擦系数大多在0.01以下船舶配件,其实液体润滑滑动轴承的摩擦系数与滚动轴承接近,很多朋友以为承载面积大,摩擦系数高,并没有考虑液体润滑,油膜有隔离摩擦面的作用,大大降低了摩擦系数,所以汽车发动机曲轴使用轴承敢用轴承必须依靠压力润滑,也就是静压润滑。

静态润滑需要外部压力系统提供压力,如发动机、油泵提供油压。静态轴承的优点是载荷容量大、旋转精度高、运转平稳、抗震性强,一般用于高精度、高转速、高温环境下运转的设备。滚动轴承虽然接触面积小,但支撑点或线,支撑力不足。面支撑和点线支撑哪个更强就不用说了,滚动轴承虽然也有润滑(如黄甘油),但其滚动体是球或滚子。

所以运作时难免会有磨损,而且静压轴承是液体润滑,滚动体是油,所以出现性能问题后直接换油就可以,但如果是滚动轴承就需要直接更换。所以静压轴承(轴承衬套)的使用寿命较长,所以核心部位经常会用到轴承衬套。除了稳定耐用之外,更换核心部件有多难呢?活塞上下运动产生的震动对于滚动轴承这种相对脆弱的机械结构来说实在不太合适,低速时也没什么问题。

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