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发动机轴瓦加工工艺改进设计研究

2019/09/14 阅读:

关键词:发动机;轴瓦;加工工艺

轴承作为重要的支撑元件,按照其摩擦性质分为滑动轴承和滚动轴承,滑动轴承性能优于滚动轴承,使用更广泛。滑动轴承由轴瓦和轴承座构成,轴瓦直接与轴相接触作相对运动。轴承表面有油膜存在,在一定载荷作用下轴径和轴承之间仍存在边界摩擦或混合摩擦,为保证轴承在发动机运行中安全可靠,要求轴承合金具有良好物理化学性能。为提高其使用性能,降低成本,文章从选材入手,对其加工工艺进行改进设计。

1发动机轴瓦的作用和结构

发动机高速运转时,一旦出现装配不良、润滑不良、温度过高、超负荷运行等现象,轴瓦相当于“发动机的保险丝”,通过自损来保护其他零件,从而降低发动机维护成本。发动机的轴瓦大多数是对开式薄壁型,为了防止摩擦产生热量影响其他零部件,通常表面质量有较高的要求。其主要组成部分有钢背层、合金层、油槽、内倒角、油孔、油孔倒角和外倒角等。

2轴瓦材料的选择

烧瓦现象作为最常见的失效形式,其主要原因与轴瓦材料有很大关系,轴瓦常用的材料有金属材料和非金属材料。金属材料中,铸铁具有优良的延展性和可铸造性,性价比较高,但抗拉性能差,承受载荷能力不强,焊接性能也较差,后期维修成本较高。合金材料使用性能优于铸铁,具有更高的强度、减摩性、导电性、导热性和延展性,常见的巴氏合金适用于中低速等[1]。非金属材料中应用最多是工程塑料,工程塑料最大的优点在于抗腐蚀性强,减摩性及耐磨性好,自润滑好不易擦伤配合表面;除此之外还有木质材料、碳-石墨、橡胶等。针对当前发动机发展方向:高速、重载、质量轻、成本低,从而对轴瓦提出了更高的要求,研究表明:铝锌合金具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和抗胶合性等一系列优良物理化学和机械方面的性能,且成本低廉[2]。

3轴瓦加工工艺的改进

文章以提高产品强度,改善加工表面质量,减少加工工序为目的,对轴瓦加工工艺进行改进,轴瓦的加工集中在通用车床完成,减少了装夹次数,从而减少了加工误差,适用于高速重载发动机上[3]。

3.1毛坯的制造

1)轴瓦为薄壁型零件,一般采用压弯成型方式获得毛坯外形。剪床将铁基金属板裁剪成规格尺寸,再用压力机将毛坯用折弯定型[4]。2)粗车表面,为减少切削产生的变形,在浇注之前,需对内外圆表面,左右端面进行粗加工处理,切除较大的余量。3)粗车油槽和倒角,先将轴瓦固定在钳工台上,划上加工轨迹,防止在粗车时出现误差。然后对毛坯进行热处理,将其放在550℃左右的保温炉中,保温2h左右,并进行倒角。4)铣削油孔,油孔的作用是用来润滑轴的,加工油孔时尽量均匀分布。

3.2毛坯浇注面处理

1)喷丸处理,为消除毛坯压弯成型产生的表面应力,提高抗疲劳强度,采用喷丸处理。2)清洗,为除掉轴瓦表面的碱性和酸性物质,浇注前需对轴瓦进行清洗。常用工业火碱配置成8%~10%的氢氧化钠来清洗零件表面的的碱性物质。再用浓度10%工业盐酸浸泡5min左右,用热水冲洗掉残留在上面的酸性物质。

3.3浇注面搪锌

先将毛坯放入保温炉中进行预热,温度是200℃左右、时间在30min左右。然后将毛坯的内表面浸泡在液态纯锌中5min左右,完成对轴瓦内表面的搪,确保毛坯搪得均匀而稀薄。

3.4浇注锌基合金

1)将毛坯装夹在离心浇注机上,然后将熔融的液态的锌基合金浇铸在搪锌后的毛坯内表面上。浇注完成后放在空气中自然冷却1min左右,接着用自来水冷却2~3min,最后静置于空气中让它冷却至室温。2)检查浇注质量。利用相关仪器设备检查毛坯的粘结的质量和浇注的质量、合金成分、金相和硬度等是否达标。

3.5精加工以及检查

1)半精加工,为进一步提高表面质量,消除浇注不均匀的缺陷,粗车内孔浇注的合金面,半精车内外圆表面及左右端面。2)精加工,区别于传统镗削加工方法,直接采用专用的刮瓦机进行内外表面的精加工,减少了粗镗工序,缩短了工时,从而提高了生产效率。3)最终检查,检测零件内部是否完整,以及表面是否有缺损。然后抽样检查轴瓦的厚度、钢背层的厚度、合金层的厚度以及油槽的深度和各个倒角的角度是否合格。

4结束语

文章通过多种材料比较,选择适合高速重载发动机轴瓦的材料;然后以提高表面质量和力学性能,提高生产效率为主要目的,对其加工工艺进行改进,将轴瓦加工集中在车床完成,摒弃传统的镗削工艺,采用更专业的刮瓦机。

参考文献:

[1]杜芝鹏.立式水轮机水导轴承轴瓦结构分析及其工艺研究[J].东方电气评论,2017(2):47-51.

[2]张奇.一种低成本的轴瓦加工工艺方案[J].解决方案,2014(2):7.

[3]梁忠耀,俞艳花.发动机轴瓦防漏装方法[J].装备制造技术,2016(7):193-196.

[4]王秋冰.发动机的发展趋势[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.

作者:肖洁 单位:湖北工程学院新技术学院

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