淺析內燃機滑動軸承的磨損機理

顏廷立

摘要：內燃機滑動軸承作為機械部件，在運行過程中面臨著持續損耗的問題，這就需要定期對此類磨損問題進行分析，結合磨損機理，建立維修處理方案，確保在生命周期內發揮出最大的應用價值。基于此，文章分析內燃機滑動軸承磨損機理，解析滑動軸承損壞形式及失效，并對內燃機滑動軸承損壞現象及其對策進行研究。

Abstract： As a mechanical component of internal combustion engine sliding bearings， they face the problem of continuous wear during operation. This requires regular analysis of such wear problems， combined with wear mechanisms， and establishment of maintenance and treatment programs to ensure that they can maximize their life cycle Value. Based on this， the article analyzes the wear mechanism of the sliding bearing of internal combustion engine， analyzes the damage and failure of the sliding bearing， and studies the damage phenomenon and countermeasures of the sliding bearing of the internal combustion engine.

關鍵詞：內燃機;滑動軸承;磨損機理

Key words： internal combustion engine;sliding bearing;wear mechanism

中圖分類號：U262.9? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）17-0156-02

0? 引言

內燃機滑動軸承是重要的機械產品，其本身所具備的高可靠性、高穩定性的優勢，令外部驅動在運行過程中，可通過相關指令的調控，真正實現驅動頂層與底層的無縫對接，提高整體工作質量。從內燃機滑動軸承零部件的具體應用來講，在運行過程中，其呈現出一個持續性消耗的特點，受限于軸承零部件固有的承載性能，當外界荷載力高出零部件的承受極限值時，將令滑動軸承產生破損的嚴重問題，降低使用壽命。為進一步提高實際運行質量，必須深度分析出內燃機滑動軸承工作期間產生的各類磨損現象，分析出可靠性、穩定性的關聯影響因素，找出具體失效部位，利用相對應的技術、工藝，解決滑動軸承運行中的磨損失效問題，強化內燃機滑動軸承的可靠性。本文則是針對內燃機滑動軸承的磨損機理進行探討，僅供參考。

1? 內燃機滑動軸承磨損機理

內燃機滑動軸承磨損機理一般是指內燃機滑動軸承在運行過程中，長期存在被持續性消耗的前提下，其滑動軸承固有的結構產生不可規避的被磨損問題，且此類問題將隨著內燃機做功時長的增加，而導致磨損率逐漸增大的原理。從磨損階段來講，可以將內燃機滑動軸承的磨損期設定為初期磨合階段、中期磨損階段、后期加劇磨損階段。

1.1 初期磨合階段

新生產的內燃機滑動軸承部件表面一般存在細微尖峰，在未經過任何摩擦時，隨著該內燃機滑動軸承部件被初步投入使用，其會對內燃機的正常運行造成一定的運動阻力，對整個機械系統操作產生一定的差異影響，即造成實際運行參數與預期設計的參數存在差異。磨合期則是指滑動軸承部件在運行過程中，通過其零部件的接觸、摩擦等階段，令零部件的各項參數符合整個生產運行指標，此時內燃機滑動軸承部件上的表面硬質雜質將在摩擦運動中變的更為平滑。從材料遷移角度來講，則可以看成是滑動軸承表面的細微尖峰與其它組件接觸過程中，在大面積壓力作用下，滑動軸承所產生的屈服強度超出細微尖峰與滑動軸承表面的結構力，此時細微尖峰將在外界作用力、摩擦產生的熱作用效果下，脫離滑動軸承表面。但是在摩擦做功下，細微尖峰所產生的作用力效果，將加大摩擦副的磨損率。

從磨合過渡角度來講，在裝配環節，內燃機滑動軸承部件受到裝配公差的影響，將加大其零部件之間的縫隙，而不均勻的縫隙對于不同部件之間的潤滑油而言會致使其存在分布不均的問題，但是隨著內燃機的持續運行，伴隨著滑動軸承外表面的磨合現象，內燃機活動軸承的表面將真正實現在其單位體積內，潤滑層的均勻分布，此時則表明部件在運行過程中，潤滑油流體運動效果下，降低磨損率，進而令當前滑動軸承的磨損向中期磨損階段所轉變。

1.2 中期磨損階段

中期磨損階段是指內燃機滑動軸承在運行過程中，軸體外部表面經過摩擦力的作用，將內燃機的磨損率降到一個穩定區間內，進而實現軸承設施的穩定化驅動，此階段表明內燃機滑動軸承在運行過程中，其機體表面的潤滑油形成一個穩定流體狀態，能夠真正起到潤滑作用，優化內燃機內部結構的受力參數，令整個滑動軸承在運行過程中的受力更為均勻，降低部件的耗損值。從潤滑膜體的厚度來講，當油膜層大于部件表面的粗糙度時，其將起到隔絕潤滑的效果，即為當摩擦副間的零件在作用力產生時，不會繼而產生相應的摩擦現象，此時滑動軸承的潤滑率達到最大。從穩定磨損階段呈現出的運行機理來講，潤滑層所起到的隔絕效果是一種理想狀態，即為零件表面在接觸的過程中完全不接觸，但是在實際運行過程中，零部件之間則呈現出一個相對運動的趨勢，部件之間的相互做功將成為不可控因素，在潤滑層的作用下，將把滑動軸承表面的相互力學系數降到最低，降低摩擦損耗。例如，內燃機滑動軸承在初步啟動時，系統所呈現出的工作磨損屬性是屬于不可規避的，因為其在啟動過程中，摩擦副內部的潤滑層將產生形成與消除的兩種漸次階段，代表著潤滑狀態由邊界經由混動、流體的形成，最終達到潤滑層完全轉變的階段，在此期間，摩擦副表面將產生零部件直接接觸的問題，即為運行過程中的穩定損耗階段，內燃機滑動軸承在長時間運行周期下，將會產生嚴重的磨損問題。

1.3 后期加劇磨損階段

內燃機滑動軸承在負荷狀態下長時間運行后，受到材料結構因素、摩擦產生的高溫因素等影響，將產生疲勞損傷的嚴重現象，且此類損傷現象將伴隨著軸承持續做功，進而產生滑動軸承被加劇磨損的問題。當然，在實際運行過程中，加劇磨損問題具有積累性的特點，其是指影響因素所造成的磨損指超出軸承部件的承受極限值，令磨損系數達到規定范圍內的最大值。從具體影響效果來講，后期加劇磨損對于滑動軸承所造成的危害最大，其衍生出的粘度喪失、運行驅動效率降低、異常響動、摩擦溫度加大等問題，可能造成整個內燃機設備的損毀。

2? 滑動軸承損壞形式及失效

內燃機滑動軸承在運行過程中起到對內燃機機能的可靠性支撐的作用，確保其相關功能實現的精準性，但是在內燃機的長時間運行模式下，內燃機滑動軸承將產生嚴重的磨損問題，當磨損所產生的尺寸誤差高出摩擦副的運行基準時，其將產生運行失效的問題。相關人員在針對滑動軸承損壞及失效問題進行分析時，主要關注的內容是指在非常態運行狀態下，滑動軸承運行過程中產生過度損耗的問題，該問題致使內燃機的整體結構受到機械影響，降低整體機械操控的質量。

影響滑動軸承損壞的問題包含下列幾點：第一，結構設計不規范，例如鍍層材料、結構承受參數等，在高強度負荷運轉下，不規范的結構設計極有可能產生嚴重的損傷問題。第二，生產工藝基準不達標，此類問題的產生，將直接影響滑動軸承的承載質量，造成出廠期間的質量缺陷問題，在后續被使用過程中，質量問題的存在可能過早令滑動軸承達到其極限消耗值，無法滿足正常運作需求，降低設備的使用年限。第三，裝配工藝不合規，合理設計與裝配，可進一步提高滑動軸承運行的可靠性，但是如果裝配過程中，產生誤差時，則將產生運行精度誤差的嚴重問題。第四，運維力度不足，滑動軸承屬于損耗性部件，在操作過程中，需依據工作強度及軸承屬性，定期對此類部件進行運維養護處理，確保操作屬性長期維系在一個最佳狀態，但是受到外部及內部環境所造成的影響，將加劇材料磨損問題，如果未能對其進行正確養護處理，則將加大失效問題的產生幾率。

這就需要在實際運行過程中，針對損耗模式、運行工況等，分析出失效原因，然后制定相對應的處理方案，真正實現前期、中期、后期的一體化維修處理，規避滑動軸承的失效問題。

3? 內燃機滑動軸承損壞現象及其對策

3.1 劃傷問題

內燃機滑動軸承劃傷問題的產生，主要是指設施表面存在劃痕，造成結構力損失的問題。劃傷現象的產生機理主要是由于大直徑的機械顆粒在高壓作用下經過內燃機滑動軸承的表面，且此類顆粒硬度高于軸承表面硬度，產生機體損傷的現象，通常情況下，摩擦副內部屬于一個封閉的空間，不會有外界雜質流入到裝置中。此時則可驗證潤滑油是否存在雜質問題，并依據滑動軸承外表監測數據，做好相對應的清潔處理，降低劃傷問題的產生幾率。

3.2 磨粒磨損問題

磨粒磨損問題是指滑動軸承核心承載部位，因為摩擦問題的產生，加大軸承內部之間的間隙差值，此類受損面具有光亮特征，主要是因為內部雜質在持續性運動過程中，對現有的機械面造成固定時間、表面的磨損，進而形成基于磨粒的范圍性磨損問題。造成磨粒磨損的主要原因是由于潤滑油在過濾之后被污染，或者是過濾工序存在缺失性，導致小直徑的雜質流入到軸承內部，進而產生雜質污染的問題。對此，在進行解決時，可以選擇定期更換潤滑油，或者是依據檢測出的粒徑磨損系數，評估在當前工況運行下，滑動軸承所產生的摩擦損耗問題，并進行定期運維處理，增加滑動軸承的運行壽命。

3.3 咬粘問題

咬粘問題的產生是指在軸承表面出現溝痕問題，將造成軸頸區域黏連的嚴重問題。產生此類現象的主要原因是由于在持續性的工作狀態下，設施在摩擦過程中將產生高溫，軟化金屬材料，降低結構剛性，此時軸頸區域在高荷載壓力下，將產生嚴重的位移問題，即為材料在固有承載壓力下，位移可能產生單位體積內材料的堆積現象，進而形成堵塞、咬粘問題。從運行角度來講，軸承在運行過程中此類問題產生因素較多，且具有偶發性特點，例如設備急停、急啟動操作，零部件之間的碰撞問題、潤滑油層厚度問題等，均可能造成咬粘問題的產生。針對此類問題進行解決時，則可分析出潤滑系統及材料材質、結構之間呈現出參數系數是否符合實際運行需求，結合設施在不同工況下運行需求，制定相對應的運維工序。

4? 結語

綜上所述，內燃機滑動軸承在運行過程中，磨損問題屬于不可規避的運行風險。為此，在實際操作過程中，應結合滑動軸承的結構組成、工作環境等，制定出相對應的運維處理方案，以提高滑動軸承設備運行的可靠性。期待在未來發展過程中，科研人員可研發出更為先進的技術工藝，針對滑動軸承現存問題予以解決，提高設施運行精度。

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