內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承是內(nèi)燃機(jī)的主要摩擦副,它承受很高的動(dòng)載荷,且載荷的大小和方向瞬時(shí)變化幅度很大,在燃燒室高溫的傳導(dǎo)下,工作溫度一般高達(dá)100℃至170℃。單一材料的滑動(dòng)軸承難以適應(yīng)這種工況條件,因而鋼脊和減摩合金組成的復(fù)合材料,在內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承被廣泛采用。
另一類復(fù)合材料在自潤軸承中應(yīng)用,它在無油潤滑條件下,能承受250N/mm2的高負(fù)荷。工作溫度范圍200℃至280℃??稍谡婵窄h(huán)境或輻射區(qū)承受振動(dòng)衡擎負(fù)荷。它也采用鋼脊和其它材料合成的復(fù)合材料,只是復(fù)合在鋼背的材料不同于內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承的材料而已。
一、內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承的復(fù)合材料
為避免與滾動(dòng)軸承名稱混淆,一般將內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承稱為軸瓦和襯套。理想的軸瓦材料應(yīng)滿足以下性能要求:
(1)高的疲勞強(qiáng)度。軸瓦在工作時(shí)受到很大的周期性交變載荷,所以軸瓦材料應(yīng)有較高的疲勞強(qiáng)度。
(2)良好的摩擦相容性,軸瓦材料與潤滑介質(zhì)必須相容,防止在摩擦工況下軸瓦材料發(fā)生粘附現(xiàn)象。
(3)良好的順應(yīng)性,所謂順應(yīng)性是指軸瓦材料通過彈性或塑性變形而自行適應(yīng)軸的撓油和輕微不對中(由于安裝欠佳,軸和軸瓦座不同心以及軸和軸承座變形或磨損),還可以保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)的適應(yīng)能力。
(4)良好的嵌入性,嵌入性是軸瓦材料可讓硬的污物微粒嵌入其中,以減輕軸頸劃傷和磨損的能力。
(5)良好的耐蝕性,對由于高溫油氧化及滑油中某些添加劑形成的有機(jī)酸,無機(jī)酸和氧化物對軸瓦的腐蝕有抵抗的能力。
(6)較高的抗壓強(qiáng)度,倘若強(qiáng)度低,在較高的載荷下,軸瓦工作表面會(huì)被局部壓塌,在正常的運(yùn)轉(zhuǎn)下,要求軸瓦材料能保持足夠高的承載強(qiáng)度。
(7)高的熔點(diǎn),可以防止因油的高溫而引起的損壞。
(8)較低的線膨脹系數(shù),它可以讓軸瓦與軸的間隙在工況的高溫下不會(huì)有較大的變化。如線膨脹系數(shù)過高,則可能使軸瓦與軸的間隙銳減而抱軸。此外,倘若軸瓦材料的線膨脹系數(shù)比軸承座大許多的話,則軸瓦可能產(chǎn)生畸變。
(9)良好的工藝性,減摩合金與鋼脊能產(chǎn)生牢固的粘結(jié),澆鑄性有很好的流動(dòng)性,并具有良好的切削性等。
一些負(fù)荷很高的內(nèi)燃機(jī)要采用高強(qiáng)度的軸瓦合金材料,而高強(qiáng)度的軸瓦合金其表面性能差,一般在高強(qiáng)度的軸瓦表面鍍上一層0.02毫米的表面性能良好的鋁錫二元或鉛錫銅三元合金來改善。
巴氏合金作為內(nèi)燃機(jī)軸瓦的材料具有歷史久遠(yuǎn)的特性,隨著材料科學(xué)的進(jìn)步,材料品種的增長,巴氏合金僅在冷凍機(jī)等負(fù)荷小,有腐蝕性氣體的機(jī)器中應(yīng)用。疲勞強(qiáng)度由于巴氏合金的鋁基合金和銅基合金呈現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)滑動(dòng)軸承的主流。