卡特彼勒CAT船舶柴油機CAT主軸瓦損壞故障現象分析與有哪些預防措施
 

CAT卡特彼勒柴油機CAT主軸瓦損壞在CAT卡特彼勒柴油機故障和維修中所占的比率大約為30%。在結構設計正確、材料選用合理的情況下，CAT主軸瓦的損壞大都是裝配和使用不當造成的，其中以雜質進入CAT卡特彼勒柴油機嵌進CAT主軸瓦里所造成的損壞事故最多，大約占45%。CAT主軸瓦是船舶CAT卡特彼勒柴油機的易損件，因此分析CAT主軸瓦損壞的原因，采取有效的預防措施，延長CAT主軸瓦的使用壽命，具有重要的意義。

    CAT主軸瓦損壞故障的幾種主要形式
    某輪航行途中，1號副機滑油壓力迅速降低，滑油溫度上升，迅速將該副機解列停車。清洗滑油濾器，發現濾網上有銅屑附著。打開曲柄箱道門，檢查發現曲柄箱內滑油油位已沒及主軸下瓦，主CAT主軸瓦邊緣露銅，判斷主CAT主軸瓦損壞。
    CAT主軸瓦損壞主要是CAT主軸瓦上的耐磨合金層的損壞。其主要損壞形式以下幾種:
    1.CAT主軸瓦的早期磨損
    損壞特征：CAT主軸瓦內圓表面出現線狀、帶狀的周向劃痕；或塊狀、片狀磨痕；或油槽出現葉狀沖磨痕等。損壞機理：CAT主軸瓦內圓表面,在油膜間斷處出現與軸頸表面或其它硬質異粒間的磨擦,由于磨擦力和磨擦溫升的作用,使該處的表面金屬分子產生位移并脫離金屬層。產生原因：潤滑油中混入硬質異粒、CAT主軸瓦內表面與軸頸外圓表面粗糙度之和大于油膜厚度是引起油膜間斷的兩個基本因素。
    CAT主軸瓦及其它零件的毛刺、屑末、油道中殘存的型砂等是潤滑油中異粒的來源。如果濾清效能不好或CAT主軸瓦合金層不能嵌藏這些異粒,則這些異粒隨潤滑油進入CAT主軸瓦,在軸的旋轉運動作用下,產生異粒磨損或侵蝕。從統計和試驗證明,造成CAT主軸瓦早期損壞因素中,雜質異粒約占31.2%。
    軸頸與CAT主軸瓦內圓表面粗糙度太大,形狀尺寸超差,裝配傾斜,座孔或連桿剛度不足引起變形等都會使油膜間斷造成磨擦磨損。不僅使其早期損壞,而且在磨損過程中將不同程度地消耗磨擦功,出現加速無力,增加發動機的噪聲和震動。
    預防辦法。①裝配時應將零件毛刺、屑末、型砂等清理干凈。②提高濾器的濾清效能，使其能將潤滑油中的大于15μm的異粒全部濾出；10μm以上的異粒95%濾出；5μm以上的異粒90%濾出。③CAT主軸瓦內圓和軸頸表面粗糙度應分別為Rz≤3.2μm、Rz≤1.0μm；修磨軸頸時應使曲軸反向旋轉,而拋光軸頸時與工作旋轉方向一致。④制造、裝配中嚴格控制尺寸與形位公差。⑤改善CAT主軸瓦內圓表面的嵌藏性。⑥及時更換機油。⑦選擇適當的工作間隙。⑧早期磨損使之較嚴重地出現拉、劃、磨痕,應予以更換CAT主軸瓦。

    2.CAT主軸瓦的疲勞剝落
    剝落的特征：CAT主軸瓦內圓合金層表面出現平行狀、鱗狀、網狀斷裂紋或合金呈點狀、塊狀、片狀脫掉。剝落機理：由于軸的旋轉及沖擊運動,軸頸與CAT主軸瓦間的油膜產生一種平行于合金層的剪切力和垂直于合金層的壓應力,循環不斷地作用于合金層，當作用力大于合金層材料本身的機械強度值時,表面產生裂紋。由于油膜的壓力滲透作用,促使裂紋向縱深發展, 直至接近鋼背面時, 再沿鋼背平行方向蔓延。當與其它裂紋相會合, 在壓力油的浮力作用下, 此處合金被托起, 離開合金層產生剝落。產生原因：軸承合金的承載負荷超過其合金層材料允許的最大承載能力,造成疲勞損壞。產生疲勞的根源通常是由于在最大周期性負荷重復作用的結果。引起早期疲勞的原因:設計或制造時,未按發動機的不同用途來進行選材, 或安全系數選得太小；合金層與鋼背的粘合強度小于合金的抗拉強度；CAT主軸瓦與瓦座間的貼合度太??；結構參數選擇不當；裝配不良；潤滑不佳；維修保養不善；油膜非連續性或被切斷后引起較高的壓力梯度, 使合金層內部產生剪應力和溫度的波動；以及操作不慎、拉缸等。
    預防辦法：①實踐證明,設計制造CAT主軸瓦時應根據各種不同用途的CAT卡特彼勒柴油機所要求承受的單位最大載荷和各種軸承合金的疲勞強度值,來選取相應的材料和安全系數,這是克服早期疲勞的重要措施之一；②鋼背與合金層的粘和強度應不小于合金的抗拉強度；③CAT主軸瓦與座孔間的貼合度應不小于85% ,不粘合處應分散兩處以上,否則將影響負荷及熱量的傳遞而產生集中現象；④在結構參數上應推薦薄壁、窄形、大直徑、小間隙。
    3.咬軸、燒瓦
    損壞特征：CAT主軸瓦兩對口平面間的距離小于名義直徑(即彈張量消失),內圓工作面合金出現部分或全面性流動(擠出或粘附在軸頸上),CAT主軸瓦外圓出現周向磨痕等。損壞機理：CAT主軸瓦彈張量消失,油膜被切斷并緊貼軸頸隨軸旋轉(與軸承座作相對運動)引起瓦背與瓦座間干磨擦而迅速升溫,從而使CAT主軸瓦合金層軟化或熔融，在軸的旋轉擠壓運動作用下,合金被周向拖動或軸向擠出而產生位移。出現咬軸燒瓦時,CAT主軸瓦合金層金相組織,軸頸及瓦座將發生合金中低融點金屬析出,高融點金屬硬化。由于低融點金屬析出,合金層形成蜂窩狀而使承載能力下降,最后產生位移；由于冷卻凝固,一部分粘結于軸頸表面；另外,溫升使CAT主軸瓦產生塑性變形而消失彈張量,緊貼軸頸,并隨軸旋轉產生與瓦座的相對運動和干磨擦,固而造成瓦座內圓瓦背外園被磨損。所以咬軸燒瓦的最終結果是CAT主軸瓦、軸頸、瓦座全被損壞,有的還會出現斷軸而損壞其它零部件。產生原因：①CAT主軸瓦合金層表面性能差；②彈張量消失；③配合間隙太小或太大；④CAT主軸瓦與瓦座間配合過盈量太大或太??；⑤潤滑不良；⑥超負荷運轉；⑦潤滑油中混入雜質與瓦座及軸的變形。
    預防辦法：①改善軸承合金表面性能,如對銅基、低錫鋁和鋁硅等硬度較高的合金層表面可以增加鍍復鋁基合金減磨層；②選擇機械強度高的優質低碳鋼作背材；③選擇適當的軸頸與CAT主軸瓦的配合間隙；④提高潤滑油質量,機油泵工作穩定性及濾清器的濾清效能。

    4. CAT主軸瓦的腐蝕
    腐蝕特征：CAT主軸瓦內圓表面呈現灰黑色斑狀孔或蜂窩狀凹坑。腐蝕機理：CAT主軸瓦內圓合金層中某些金屬分子,受到氧化變質的酸質潤滑油的化學作用,在溫度與潤滑油的壓力和剪切力的作用下,與原基體金屬分子間的引力迅速減小,距離加大并離開原來的位置而脫掉，使合金形成斑狀孔或蜂窩狀凹坑組織。產生原因：與腐蝕最密切相關的是工作溫度和壓力,因為潤滑油在高溫下會發生變質,CAT主軸瓦在高負荷部位特別容易出現腐蝕。燃油和水的漏入,未完全燃燒的碳,重油內的有機酸和硫化物均會使潤滑油變質。
    預防辦法：①加強潤滑系統的保養,避免積碳、重油內的有機酸、硫化物及水進入機油,定期取油樣進行分析,如變質嚴重要及時更換；②對抗腐蝕性差的軸承合金表面加鍍復層,以提高其抗腐蝕性。
    5. CAT主軸瓦的氣蝕
    氣蝕特征：CAT主軸瓦內圓表面,在油孔和油槽邊緣呈現放射型或靠軸頸供油的進油處呈現圓形,條形邊緣清晰的凹痕,也有時在油槽底面出現類似現象。氣蝕機理：CAT主軸瓦與軸頸間的液體油膜,在流動過程中由于方向的急劇改變產生氣泡,這種氣泡在軸的高速旋轉和徑向位移以及溫升作用下,會爆破而產生高壓力及高壓波沖擊CAT主軸瓦工作表面,被沖擊的表面則發生塑性變形或剝落而產生凹坑。 產生原因：在發動機爆發壓力和慣性作用下,軸頸與CAT主軸瓦的相對快速運動,油的非連續性流動,軸的劇烈振動,油槽孔邊緣的尖角毛刺,瓦內圓表面形狀突變,工作間隙太大,油壓不穩定等都是產生氣蝕的根源。連桿CAT主軸瓦和軸頸的氣蝕往往是與機油供應配置有聯系，主CAT主軸瓦氣蝕與油孔數量和位置有關。軸頸表面與CAT主軸瓦內圓表面粗糙處于凸凹處、間隙過大、油孔油槽邊緣毛刺銳邊等均會引起液流方向突變,或產生大的壓力差,或撕破油膜而出現氣蝕。油底殼體積小,油道不暢通會引起斷續油流而出現氣蝕。機油中含有易揮發的輕油、添加劑或帶有空氣的添加混合物而產生泡沫,夾氣溶解也會產生氣蝕。另外,溫度的變化也會生成氣泡而發生氣蝕。
    預防辦法：①根據軸心軌跡圖合理選擇油孔的位置與大小、油道形狀；②油孔油槽邊緣應倒棱、除盡毛刺；③正確選定油槽寬深比；④注意潤滑油品質、避免產生泡沫；⑤增加油壓、縮小CAT主軸瓦與軸頸間的徑向間隙；⑥選擇合適硬度的軸承合金層。

    依據故障現象對CAT主軸瓦損壞進行分析
    1.查找滑油油位升高的原因
    檢查缸套內壁無滴漏，排除了缸套裂紋及密封圈失效的可能；檢查滑油冷卻器無海水滲入現象；檢查副機滑油柜油位，發現一個油柜已用空，而該柜通往1號副機曲軸箱的滑油添加閥為開啟狀態。最后查明滑油油位升高的原因是輪機員補油后忘記關閉滑油添加閥，而該滑油柜的本來就不多的存油全部加入1號副機曲軸箱中。
    2.CAT主軸瓦燒損的機理分析
    正常情況下連桿大端及主CAT主軸瓦是接觸不到滑油液面的，主CAT主軸瓦及連桿瓦的潤滑是通過副機尾端自帶的滑油油泵來潤滑的。各摩擦付間產生的熱量由曲柄箱的滑油帶走，同時還帶走各磨損付間產生的異物。當滑油液面已沒及主軸下瓦，連桿大端亦已接觸及滑油液面時，將導致以下情形：（1）連桿大端在滑油高速攪動使滑油溫度升高。（2）滑油液面沒及主軸下瓦，則導致潤滑主CAT主軸瓦的滑油不能正常的流動，摩擦付間產生的熱量無法帶走。（3）摩擦付間產生的異物無法帶走，異物會破壞摩擦付間產生的油楔及滑油油膜，致使各摩擦付摩擦加劇，再加上滑油溫度升高，導致CAT主軸瓦磨損。（4）溫度升高導致滑油粘度降低，滑油粘度降低又導致滑油壓力下降；磨損的結果致使各摩擦付間的間隙過大，間隙過大亦導致滑油壓力下降。上訴兩方面的原因造成了CAT主軸瓦與軸頸之間的油楔破壞，軸頸無法抬起，于是CAT主軸瓦與軸頸直接接觸，致使CAT主軸瓦磨損急劇惡化，以致CAT主軸瓦燒損。 長春Perkins帕金斯4008TAG1A發動機皮帶一般多少錢,江西Perkins帕金斯402D-05發動機銷售售后代理商去哪找,福州Perkins帕金斯2506D-E15TAG2發動機哪里有做維修保養的一般多少錢,海西CATC9發動機原廠配件大概的價錢,黃山Perkins帕金斯403F-11G發動機氣門室蓋罩電話,