每个发动机制造商甚至非发动机制造商都知道的一件事是,金属与金属的接触不好。真是太糟糕了,发动机制造商会竭尽全力防止这种情况的发生。机械零件加工和涂料公司还努力确保其产品能够承受极端的使用而不会破坏昂贵的组件。
轴承壳旨在保护与之交互的关键部件,例如曲柄和连杆,但它们的性能比人们想象的要重要。
那些以安装轴承为生的顶级发动机制造商对如何充分利用轴承了解到一两件事。一位制造商说,他遵循建议的中间轴承游隙设置,但是在后面的轴颈上,他稍微打开了一点,以防止游动时曲柄末端卡住游隙。
曲轴是发动机中最重的运动部件,因此人们可能会认为它不会弯曲或弯曲,但是燃烧压力和动力传动系统的要求意味着曲轴不断受到压力,特别是在赛车应用中。
如果要升级发动机,试图获得更大的功率,那么您可能需要使用更坚固的轴承材料。
为您的应用选择合适的轴承对于发动机的性能和耐用性至关重要,因为轴承在支撑曲轴方面起着至关重要的作用,曲轴也影响着发动机的寿命。发动机制造商希望做的最后一件事是使轴承疲劳,并使金属薄片进入上油系统。
机械零件加工说,间隙始终是一个问题,对于大多数应用,应使用推荐的间隙规格。在库存应用中,游隙很重要,但是机械零件加工在确定应用时会考虑材料需求。但是,如果要以某种方式进行升级以尝试获得更大的功率,则可能需要使用更坚固的材料,而不是标准乘用车发动机从该应用程序中获得的材料。
如果您希望获取更多功率,则铜/铅轴承是最坚固的。轴承工程师说,他们主要关注轴承的单位负载,而不是用来评估特定轴承或材料的强度的马力数,但决定轴承需求的是气缸压力或多或少。根据我们的轴承专家的说法,达到9,000 psi的气缸压力被认为是铝的极限,您需要使用三金属以上的任何压力。
对于库存应用,OEM厂商很早就开始使用铝双金属轴承,因为它们的生产成本低廉,并且使用寿命比典型的三金属轴承长数千英里。如今,库存生产的发动机预计可行驶200,000英里或更多,因此铝轴承对于这些应用最为有意义。
轴承工程师说,他们主要关注轴承的单位负载,而不是用来评估特定轴承或材料的强度的马力数,但决定轴承需求的是气缸压力或多或少。
但是在性能方面,三金属轴承由于其承载能力和适应性而仍然是最主要的。这些轴承需要耐用,但在曲轴扭转时仍能够处理油膜。
铝轴承在轻载应用中的使用寿命会更长,这是因为硅复合材料的耐磨性和硬度可抛光曲轴并擦去任何结节或碎屑或将其冲洗掉。但是铜/铅三金属轴承和铝双金属轴承的磨损率有很大差异。
轴承需要走钢丝,因为一方面,您需要坚硬的材料来提高耐用性,承载能力和耐磨性,但是另一方面,当物品不对齐时,您就需要柔软的材料来保持一致性。包埋性是软相特性以及滑动特性。因此,在选择轴承样式时,您需要查看引擎应用程序并尝试确定引擎最需要的是什么。
三金属轴承中的铜/铅层可提供高达12,000 psi的压力或更高的承载能力,非常适合产生800马力或更高功率的发动机。另一方面,铜缺乏抗咬合性,因此三金属轴承也有一层薄薄的巴氏合金。该层是87%铅,10%锡和3%铜的混合物。覆盖层具有润滑性,抗咬合性和可嵌入性。巴氏合金层通常只有.001˝至.0005˝厚。
虽然三金属轴承通常是高性能应用的选择,但巴氏合金覆盖层往往会磨损得更快。总会有妥协。双金属轴承可能会永久存在并且不会磨损,但是它们无法承受铜/铅这样高的负载。对于必须确定哪些特征对您的应用最重要的引擎制造商而言,这始终是一种平衡的行为。
当今的发动机设计正在驱动新的思维和轴承材料。例如,对于混合模型,有很多起停操作。这正在改变机械零件加工提供的产品。与铝相比,机械零件加工制造商更倾向于耐磨材料。制造商正在向铝中添加更多的硬颗粒(即,更多的硅),或者他们正在对轴承进行涂层处理,以处理增加的金属对金属接触。
一家机械零件加工厂说,铝轴承上的一种主要聚合物涂层已显示出一些积极的好处,目前正在生产中。通过喷涂抗磨材料。该聚合物涂层中还包含许多其他元素,例如用于耐磨性的硬颗粒等。发动机制造商可以将这些轴承用作附加的保险单,以防磨损油膜强度成为问题。
随着发动机设计的不断发展,“设计”和“制造”变得越来越重要。这主要是由发动机效率的提高所致,从而导致了更高的轴承负载和更高的轴承工作温度,同时利用了粘度较低的机油。结果通常是减少了轴颈和轴承之间的油膜厚度。由于最小油膜厚度可以为0.0004˝,因此形状(设计)和制造精度对于协助产生稳定的油膜并确保在所有工作条件下轴与轴承的分离至关重要。
改造者几乎不可能从面值上判断任何品牌的轴承在各种特性下的性能如何。轴承专家表示,最好依靠信誉良好的知名品牌的轴承。
尽管高质量的轴承具有固有的特性,可以补偿一定程度的不对中(顺应性)并防止机油中的硬污染物(嵌入性),但发动机制造商可以通过密切关注曲轴和轴承座的准备以及整体清洁度来确保轴承系统的耐用性。 。
在将双金属与三金属进行广泛比较时,值得一提的是谨慎。这些材料必须平衡各种功能,因此,我们只能大致概述这两种材料之间的差异。改造者几乎不可能从面值上判断任何品牌的轴承在各种特性下的性能如何。轴承专家表示,最好依靠信誉良好的知名品牌的轴承。这保证了该材料已经过最严格的耐用性标准评估和测试。
清洁度是安装轴承时要解决的最重要问题。大多数轴承过早损坏是由珩磨沙粒,玻璃珠或其他杂物引起的,这些杂物在最终组装之前没有从油道中清除掉或未正确清洗掉零件。在重新组装发动机之前,使用肥皂水和大量的猪鬃刷是清洁汽缸体,曲轴和其他发动机零件的最佳方法。请记住,重建后残留的所有碎屑将被机油系统吸收,并进入轴承。
曲轴偏转是赛车和性能应用中的典型现象,与普通发动机相比,可能导致连杆壳体的孔变形和油膜厚度更薄。较软的Babbitt面允许轴承面与曲轴一起稍微“移动”,以避免在高负载和rpm情况下卡死,这使得三金属轴承成为性能和赛车发动机制造的首选。
在大多数应用中,轴承游隙的一般规则是,每英寸轴直径的游隙在.00075˝至.0010˝之间。在这种情况下,直径为2.000˝的轴承将需要0.0015˝至.0020˝的轴承间隙。使用此公式为大多数库存应用提供了一个安全的起点。对于高性能发动机,建议在上述计算得出的最大值上加上.0005˝。因此,对于2.000毫米轴的建议将成为0.0025毫米的游隙。
偏心率是另一个需要考虑的因素。这是轴承的厚度,中心通常比每条分型线附近的区域厚。普通轴承的偏心量为.0002˝至.0008˝,而高性能轴承的偏心量为.0006˝至.0012˝。一些赛车轴承使用厚度来控制轴承和曲柄之间油楔的形成,而另一些将具有更大的偏心率以将油膜保持在较高转速。许多赛车曲柄的轴颈侧面都有较大的圆角半径,以提高强度。这需要在侧面进行倒角的轴承以清除较大的半径。