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为什么汽车发动机曲轴使用轴瓦而不是滚动轴承? 时间: 2023-11-25 18:40:50 |   作者: 华体会导航登录


  严格来说,汽车曲轴上使用的轴瓦也是轴承。 轴承又可细分为滚动轴承和滑动轴承。 滑动轴承很常见,如下图所示。 以球和滚子为滚动体,滚动体起到轴承内外圈之间的润滑作用。 当然,滚动轴承会使用油脂和润滑油来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。 其结构较简单,轴瓦表面布满油道。 它省略了滚动轴承的圆柱或球面滚动体,采用过压油(具有高流动特性的润滑油、机油、ATF等)作为液体滚动体,起到隔离两个金属表面的作用。 摩擦,覆盖在摩擦面上的油可以称为油膜。

  由于有加压油膜,曲轴轴颈与轴瓦之间没有硬摩擦,因此在高温、高冲击的恶劣环境下,轴瓦具有更长的常规使用的寿命和更高的稳定性。 因为加压油膜起到支撑和分离的作用,所以滑动轴承能做到更大,可以有更大的接触面积,从而获得更理想的支撑和稳定效果,因此滑动轴承能承受更大的载荷。

  如果将滚动轴承用于汽车曲轴,半年内很可能轴承的滚动体(滚子、滚珠)会变得不再光滑甚至断裂。 过去,自行车前轮的轴承球坏了。 相信朋友们都看过了吧? 如果自行车上的滚珠轴承坏了,很容易更换。 它可以在 10 分钟或 20 分钟内更换。 如何更换发动机曲轴上的轴承? 一年半就不能拆发动机换轴承吧? 这叫大修!

  轴瓦(滑动轴承)的滚动体为加压油,使用一年半后油的性能直线下降后可直接更换。 汽车机油为何需要频繁更换? 其实这相当于更换滚动轴承的滚动体的过程。 更换核心部件太复杂,滑动轴承更稳定,更省心。 效率和损耗对于工业来说确实很重要,但简单的结构和持久稳定的运行同样重要。 对于轴瓦来说,只要供油系统没问题,或者油的质量没问题,就几乎不可能会出现拉抱轴瓦的问题。

  每次遇到这一种问题,总会有一些“大聪明”说曲轴不需要滚动轴承,因为曲轴的特殊形状(一圈又一圈)。 如上图所示,曲轴的特殊结构似乎无法与滚动轴承配合,对吧? 产生这种认知的原因,其实是有些朋友对滚动轴承的认识不够。 并不是所有的滚动轴承都是一体的,滚动轴承也是分体的,如下图所示。 轴承分上下两部分,形状与轴瓦相同,可直接套在轴颈上。

  因此,汽车曲轴不需要滚动轴承的根本原因不是不能安装,剖分式滚动轴承安装方便。 本质是在高速、高温、高负荷的条件下不宜使用滚动轴承。 一些船用低速柴油机的曲轴采用滚动轴承,而高速汽油机和大功率电机大多采用滑动轴承(轴承衬套),这能够理解为工业层面的共识。 因此,滑动轴承用于在恶劣工作条件下运行的轴承。

  相对而言,滑动轴承的摩擦系数确实很大,在半干摩擦状态下摩擦系数能够达到0.1-0.5。 但关键是采取了压力润滑,即在摩擦面之间注入加压润滑油(油)。 润滑油形成油膜,完成对摩擦面的包覆,起到支撑和分离两个摩擦面的作用。 因此,此时液体之间只有摩擦。 这种形式也称为液体摩擦或液体润滑。 如上图所示,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。 事实上,液体润滑滑动轴承的摩擦系数与滚动轴承接近。 很多朋友认为大轴承面积和高摩擦系数不考虑液体润滑。 油膜具有分离摩擦面的作用,大幅度的降低了摩擦系数,所以汽车发动机的曲轴使用轴瓦。 敢于使用轴瓦必须依靠,依靠的是压力润滑,即静压润滑。

  静压润滑需要外部压力系统来提供压力,例如发动机和油泵来提供油压。 静压轴承的优点是承载能力大、旋转精度高、运转平稳、抵抗震动的能力强。 通常用于在高精度、高速、高温环境下运行的设备中。 滚动轴承的接触面积虽小,但支撑点或线,支撑力不足。 不用说,面支撑和点线支撑谁更强? 尽管滚动轴承也经过润滑(如黄色甘油),但它们的滚动元件是滚珠或滚子。

  所以运行中难免会出现磨损,而静压轴承是液体润滑的,滚动体是油,所以出现性能问题后可以直接更换油,但是如果是滚动轴承就要换掉了 直接地。 因此,静压轴承(轴承衬套)的常规使用的寿命较长,因此轴承衬套常用于核心部分。 除了稳定耐用,更换核心部件有多难? 活塞上下运动产生的振动,实在不适合滚动轴承相对脆弱的机械结构,低速也没问题。

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