汽车发动机曲轴轴承通常采用什么材料

利用轴和轴承用滑动运动而承受载荷的轴承叫滑动轴承。根据滑动轴承两个相对运动表面油膜形成原理的不同。可分为流体动压润滑轴承（也称动压轴承）和流体静压轴承（也称静压轴承）。一般讨论的是流体动压润滑轴承，它通过轴和轴承的相对运动把油带入两表面之间，形成足够的压力膜，将两表面隔开，从而承受载荷。

　常用的轴瓦材料分金属材料和非金属材料两类。

　（1）铸铁。普通灰铸铁或加有镍、铬、钛使合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以作轻载低速轴瓦的材料。这些材料中片状或球状石墨成分在材料表面覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁表面以磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，有助于提高其耐磨性。

　（2）轴承合金。（通常巴氏合金或白合金）滑动轴承合金分两大类：一是以锡为基本成分，加入适量的锑和铜而成的，叫做锡基轴承合金，如ZChSnSb11-6；另一类是以铅为基本成分，加入适量的锡和锑，叫做铅基轴承合金，如ZCnPbSn16-16。

　（3）铜合金。铜合金可分为：铸造铅青铜；铸造锡锌铅青铜；铸造锡磷青铜；铸造铝青铜；铸造黄铜。

　（4）铝合金。它分为两类：低锡铝合金，含锡约为6.5%；高锡铝合金，含锡达20%。

　（5）陶质金属。这是用不同的金属粉末经压制、烧结而成的轴瓦材料。这种材料是多孔结构的，孔隙约占体积的10%~35%，使用前在热油中浸泡，使孔隙充满润滑油，它具有自润滑性，也称含油轴承、滑动轴承。

　（6）石墨。石墨轴瓦可以是纯石墨的，它的强度较低；也可以加入塑料、树脂、银、铜或巴氏合金等，以提高强度及改善适应性。

　（7）其他非金属材料。

　 1）橡胶。主要用于水作润滑剂且比较脏污之处。

2）酚醛胶布。它是棉布、石棉布或其他人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。

3）尼龙。用于低载荷滑动轴承上。

1．连杆轴承和主轴承

连杆轴承和主轴承均承受交变载荷和高速摩擦，因此轴承材料必须具有足够的抗疲劳强度，而且要摩擦小、耐磨损和耐腐蚀。

连杆轴承和主轴承均由上、下两片轴瓦对合而成。每一片轴瓦都是由钢背和减摩合金层或钢背、减摩合金层和软镀层构成，前者称为二层结构轴瓦，后者称三层结构轴瓦。

钢背是轴瓦的基体，由1～3mm厚的低碳钢板制造，以保证有较高的机械强度。在钢背上浇铸减摩合金层，减摩合金材料主要有白合金、铜基合金和铝基合金。白合金也叫巴氏合金，应用较多的锡基白合金减摩性好，但疲劳强度低，耐热性差，温度超过100℃硬度和强度均明显下降，因此常用于负荷不大的汽油机。铜铅合金的突出优点是承载能力大，抗疲劳强度高，耐热性好。但磨合性能和耐腐蚀性差。

为了改善其磨合性和耐腐蚀性，通常在铜铅合金表面电镀一层软金属而成三层结构轴瓦，多用于高强化的柴油机。铝基合金包括铝锑镁合金、低锡铝合金和高锡铝合金。含锡20％以上的高锡铝合金轴瓦因为有较好的承载能力、抗疲劳强度和减摩性能而被广泛地用于汽油机和柴油机。软镀层是指在减摩合金层上电镀一层锡或锡铅合金，其主要作用是改善轴瓦的磨合性能并作为减摩合金层的保护层。

轴瓦在自由状态时，两个结合面外端的距离比轴承孔的直径大，其差值称为轴瓦的张开量。在装配时，轴瓦的圆周过盈变成径向过盈，对轴承孔产生径向压力，使轴瓦紧密贴合在轴承孔内，以保证其良好的承载和导热能力，提高轴瓦工作的可靠性和延长其使用寿命。

2．曲轴止推轴承

汽车行驶时由于踩踏离合器而对曲轴施加轴向推力，使曲轴发生轴向窜动。过大的轴向窜动将影响活塞连杆组的正常工作和破坏正确的配气定时和柴油机的喷油定时。为了保证曲轴轴向的正确定位，需装设止推轴承，而且只能在一处设置止推轴承，以保证曲轴受热膨胀时能自由伸长。曲轴止推轴承有翻边轴瓦、半圆环止推片和止推轴承环3种形式。

翻边轴瓦(是将轴瓦两侧翻边作为止推面，在止推面上浇铸减摩合金。

轴瓦的止推面与曲轴止推面之间留有0.06～0.25mm的间隙，从而限制了曲轴轴向窜动量。

半圆环止推片一般为四片，上、下各两片，分别安装在机体和主轴承盖上的浅槽中，用定位舌或定位销定位，防止其转动。装配时，需将有减摩合金层的止推面朝向曲轴的止推面，不能装反。止推轴承环为两片止推圆环，分别安装在第一主轴承盖的两侧。

根据相关资料显示20铝合金管的线密度是0.205，也就是每米重量是0.205公斤。

铝铝合金管是无缝钢管的一种，分为结构用无缝管及高压耐热铝合金管，主要区别于铝合金管的生产标准及其工业，对铝合金管进行退火调质改变其的机械性能。

～

4000mpa

之间，同时轴承内部不可避免地存在着滑动摩擦和滚动摩擦，因此制造轧机轴承的材料必须具有以下特性：接触疲劳强度高，硬度高，耐磨性好，组织稳定性好，纯净度高，加工性能好。

1.1.1

高碳铬轴承钢

高碳铬轴承钢是含铬1.30

～

1.65%

的高碳合金钢，其特点是：热处理后的显微组织比较均匀稳定、硬度高而均匀、耐磨性好、接触疲劳强度高、具有良好的尺寸稳定性和耐腐蚀性。这种钢可以满足在一般工况条件下运转的轴承使用要求。常用高碳铬轴承钢的牌号是gcr15

和gcr15simn，这两种钢的性能基本相同，但gcr15simn

钢的淬透性比gcr15

钢好，

因此对于较大尺寸的轴承零件采用gcr15simn钢，由于gcr15simn

钢的裂纹敏感性较大，冲击韧性差，对于大壁厚的轧机和矿山轴承还不能完全满足使用要求，铁道部首先提出客车轴承不允许使用gcr15simn

钢，对于大壁厚的轧机和矿山机械轴承在承受冲击载荷大的条件下，gcr15simn

钢也限制使用。现已开发出gcr18mo

gcr15simo

等高淬透性钢，其性能比gcr15simn

钢优越，可在铁路轴承，轧机轴承，矿山机械轴承上替代gcr15simn钢使用。高碳铬轴承钢的使用范围列于表1.1.1。

钢号

使用范围

套圈

钢球

滚子

gcr15

有效壁厚≤

12

直径≤

30

直径≤

22

gcr15simn

有效壁厚＞

12

直径＞

30

直径＞

22

gcr18mo

有效壁厚＞

15

直径＞

80

直径＞

50

1.1.2

渗碳钢

用于制造滚动轴承零件的渗碳钢主要是低碳钢和优质低碳合金结构钢。用这类钢制造的轴承零件，经渗碳、淬火、回火等热处理工序后，表面具有很高的硬度（硬度≥

hrc60）和一定的耐磨性以及较高的抗接触疲劳强度，而芯部又具有良好的韧性，一定的强度和硬度（硬度hrc35-45）。渗碳轴承钢特别适宜于制造在冲击载荷条件下工作的和尺寸较大的轴承。常用的渗碳轴承钢牌号是g20cr2ni4a、g20crni2mo，

其中g20cr2ni4a

主要用于承受重载、冲击的大型特大型滚动轴承，g20crni2mo

主要用于承受冲击载荷的中小型滚动轴承。

复合轴承是在滑动摩擦下工作的轴承。复合轴承工作平稳、可靠、无噪声。复合轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

我们一般管利用轴和轴承用滑动运行而承受载荷的轴承叫自润滑动轴承。根据滑动无油轴承两个相对运行表面油膜形成原理的不同。可分为流体动压润滑轴承(也称动压轴承)和流体静压轴承(也称静压轴承)。一般讨论的是流体动压润滑轴承，它通过轴和轴承的相对运行把油带入两表面之间，形成足够的压力膜，将两表面隔开，从而承受载荷，下面杭州自润滑轴承的小编就带你来了解一下吧!

在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动无油轴承材料。常用的滑动无油轴承材料有轴承合金(又叫巴氏合金或白合金)、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯(PTFE)、改性聚甲醛(POM)、等。滑动无油轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。

和滚动轴承相比，滑动无油轴承具有承载能力高、抗振性好，工作平稳可靠，噪声小，寿命长等优点，它广泛用于内燃机、轧钢机、大型电机及仪表、雷达、天文望远镜等方面。

常用的轴瓦材料分金属材料和非金属材料两类。

(1)、铸铁。普通灰铸铁或加有镍、铬、钛使合金成分的耐磨灰铸铁，或者球墨铸铁，都可以作轻载低速轴瓦的材料。这些材料中片状或球状石墨成分在材料表面覆盖后，可以形成一层起润滑作用的石墨层。耐磨铸铁表面以磷化处理后，即可形成一多孔性薄层，有助于提高其耐磨性。

(2)、轴承合金。(通常巴氏合金或白合金)轴承合金分两大类：一是以锡为基本成分，加入适量的锑和铜而成的，叫做锡基轴承合金，如ZChSnSb11-6另一类是以铅为基本成分，加入适量的锡和锑，叫做铅基轴承合金，如ZCnPbSn16-16。

(3)、铜合金。铜合金可分为：铸造铅青铜铸造锡锌铅青铜铸造锡磷青铜铸造铝青铜铸造黄铜。

(4)、铝合金。它分为两类：低锡铝合金，含锡约为6.5%高锡铝合金，含锡达20%。

(5)、陶质金属。这是用不同的金属粉末经压制、烧结而成的轴瓦材料。这种材料是多孔结构的，孔隙约占体积的10%~35%，使用前在热油中浸泡，使孔隙充满润滑油，它具有自润滑性，也称含油轴承。

(6)、石墨。石墨轴瓦可以是纯石墨的，它的强度较低也可以加入塑料、树脂、银、铜或巴氏合金等，以提高强度及改善适应性。

(7)、其他非金属材料。

1)橡胶。主要用于水作润滑剂且比较脏污之处。

2)酚醛胶布。它是棉布、石棉布或其他人造纤维布用酚醛树脂粘合起来的层状结构的材料。

3)尼龙。用于低载荷轴承上。

在动压轴承中，随着工作条件和润滑性能的变化，其滑动表面间的摩擦状态亦有所不同。杭州自润滑轴承通常将其分为如下三种状态：

1、完全液体摩擦

完全液体摩擦状态是指滑动无油轴承中相对滑动的两表面完全被润滑油膜所隔开，油膜有足够的厚度，消除了两摩擦表面的直接接触。此时，只存在液体分子之间的摩擦，故摩擦系数很小(f =0.001～0.008)，显著地减少了摩擦和磨损。

2、边界摩擦

当滑动无油轴承的两相对滑动表面有润滑油存在时，由于润滑油与摩擦表面的吸附作用，将在摩擦表面上形成一层极薄的边界油膜，它能承受很高的压强而不破坏。边界油膜的厚度比一微米还小，不足以将两摩擦表面分隔开，所以，相对滑动时，两摩擦表面微观的尖峰相遇就会把油膜划破，形成局部的金属直接接触，故这种状态称为边界摩擦状态。一般而言，边界油膜可覆盖摩擦表面的大部分。虽它不能像完全液体摩擦完全消除两摩擦表面间的直接接触，却可起着减轻磨损的作用。这种状态的摩擦系数f =0.008～0.01。

3、干摩擦

两摩擦表面间没有任何物质时的摩擦称为干摩擦状态，在实际中，没有理想的干摩擦。因为任何金属表面上总存在各种氧化膜，很难出现纯粹的金属接触(除非在洁净的实验室，才有可能发生)。由于干摩擦状态，将产生大量的摩擦损耗和严重的磨损，故滑动无油轴承中不允许出现干摩擦状态，否则，将导致强烈的升温，把轴瓦烧毁。

完全液体摩擦是滑动无油轴承工作的最理想状况。对那些重要且高速旋转的机器，应确保轴承在完全液体摩擦状态下工作，这类轴承常称为液体摩擦滑动无油轴承。边界摩擦常与半液体摩擦状态、半干摩擦状态并存，通称为非液体摩擦状态。对那些在低速且有冲击条件下工作的不太重要的机器，可按非液体摩擦状态设计轴承，称为非液体摩擦滑动无油轴承。

曲轴飞轮组包括曲轴、飞轮、扭转减振器等，如图2-25所示。

(一)组成与结构

1.曲轴

结构特点：

(1)采用整体式全支撑曲轴结构。抗弯曲刚度高，有利于减轻主轴承的载荷，便于加工制造。

(2)该曲轴采用12块平衡块结构，其上还加工有去重孔，与曲柄一体加工，重叠度大，减振性好，并进一步提高了刚度。

(3)油道布置除一主轴颈外，其余轴颈均采用直通孔，直径 孔与斜道油 贯通，斜油道堵头采用10毫米6×10的圆柱销，供油畅通，保证了各轴承的良好润滑。

(4)曲轴主轴颈直径Φ100h6，连杆轴颈直径 ；各轴颈开档均为46毫米，便于加工，降低成本。

(5)曲轴后端加工9个M14螺孔和一个定位销孔何毫米，一个加工工艺孔Φ10毫米与飞轮用M14螺栓连接。后端法兰与曲轴一体，外圆面为曲轴后油封的密封面，后油封规格为115毫米×140毫米×12毫米骨架橡胶油封。

(6)曲轴前端加工有安装法兰的圈柱面，法兰是加热到290℃热套上的；法兰上有8个M10螺孔，用于连接减振器、皮带轮；法兰外圆为曲轴前油封密封面，前油封规格为95毫米×115毫米×12毫米；曲轴齿轮加热到180℃时装在曲轴Φ50毫米轴颈上，其轴颈上开有键槽。

工艺特点：

(1)WD615曲轴为钢制模锻件，所有机型的曲轴同一尺寸加工。

(2)曲轴颈机加工、精加工完毕后，进行曲轴软氮化处理，淡化层深度不小于0.15-0.20毫米，大大提高了曲轴的耐磨性和抗疲劳性，延长了约40%使用寿命。

曲轴经仿形机床自动完成车削加工具有较高的精度。

材料：

WD615系列发动机根据不同的强化要求选用两种材料，具体是：

额定功率<220千瓦的机型：采用优质45钢。如：WD615�6�1OO/20、WD615�6�161/71、WD615�6�167/77机型等。

额定功率≥220千瓦机型：采用合金钢41Cr钢。如：WD615�6�168/78。

2.轴瓦

WD615轴瓦具有现代轴瓦的结构特点。

连杆瓦：

采用钢背不等厚轴瓦。轴瓦含金是在钢背上镀一层厚度为0.3-0.5毫米低锡铝合金(ALSn6CuNi)，在这一层表面上再镀一层厚度为0.015毫米巴氏合金(PbSn18Cu2)减磨层，然后再镀一层厚度仅为0.002毫米防腐层(纯Sn)，起抗腐蚀的作用；轴瓦硬度为HV35-45。

主轴瓦：

采用钢背等厚轴瓦。轴瓦合金是在钢背上镀一层厚度为0.3-0.6毫米的高锡铝合金(AlSn20Cu)，硬度为HV35-45。高锡铝合金较铜铅合金有更好的耐疲劳性、减磨性、耐腐蚀性、高的负荷能力，有很好的抗咬性和嵌藏性。

止推瓦：

即曲轴止推片。合金材料为低锡铝合金，硬度为HV35-45。

3.飞轮

飞轮是一个具有很大转动惯量的铸铁圆盘，其作用是将发动机作功行程中曲轴所获得的部分能量贮存起来，用来带动曲柄连杆机构越过上止点和克服非作功行程的阻力，保证曲轴旋转的均匀性，输出发动机功率，并能使发动机克服汽车起步、遇阻等情况下短时间的超负荷。

一般飞轮外缘装有齿圈。与起动机齿轮喻合以供启动发动机用，如图2-25所示-在飞轮上往往有各种定时记号，以便于发动机的调整与检查，如配气相位、喷油正时；气门调整时，需借助飞轮记号。注意，不要将“10”看到“OT”，一定要仔细。如图2-26所示。

4.扭转减振器

在曲轴前端装有硅油扭转减振器(如图2-25所示10)，硅油减振器为薄壳式结构，内腔充满硅油。其作用是降低曲轴在旋转时所产生的扭转振幅，提高曲轴的共振转速。这种减震器的特点是性能可靠、效果好、扭振振幅控制0.2度以内。

WD615系列发动机目前采用两种规格的减震器。

额定功率≤191千瓦的机型：配用外径为Φ260毫米的减震器。如WD615�6�100/20、WD615E�6�161/71机型。

额定功率≥206千瓦的机型：配用外径为Φ280毫米的减震器。如WD615�6�167/77、WD615�6�168/78机型。

5.止推片

WD615系列发动时片安装在曲轴第二主轴瓦座前后两侧的凹坑内，依靠主轴瓦座，防止脱落。止推片是在钢片上镀有三元合金并开有油槽，带有合金的一面安装时朝向曲轴的止推面，并保持曲轴一定的轴向间隙。轴向间隙为0.052-0.255毫米。