大端轴承原理与问题解析幻灯片.pptVIP

發動機大端軸承原理及問題解析 薛立宇 立多祿工業股份有限公司  大端滾針軸承 大端滾針軸承的運動 KT/KU保持架之分析比較〈KT/KU 30x38x17.8SAG〉 KT〈中速引擎 〉 (Max. ~ 9,000 RPM) KU型軸承 用於高速CG125之壽命 KU型 軸承用於大排量CG 之壽命 大排量引擎需注意:曲軸梢/連桿/滾針界面之最大應力達 ~200Kg/mm2 1.曲軸梢/連桿/滾針素材---高潔淨度鋼 (日本本田公司 規定曲軸梢需用 ESR鋼) 2.滲碳層內殘留奧斯田鐵含量 10% 殘留奧斯田鐵過多/粗大麻田散鐵→淬火裂縫 殘留奧斯田鐵過多 → 初生麻田散鐵 → 脆裂 二、配合件不良致曲軸/連桿組損壞 1.潤滑不足 2.汽缸体歪斜 3.連桿大、小端平行度不良 4.曲軸左右兩側平衡質量不均 5. 素材不良 6. 潤滑油不潔 7. 油孔附近之高應力區 8.滲碳/熱處理不良 曲軸銷磨損案例 曲軸銷磨損案例 理想的滲碳處理 表面硬度/ 心部硬度 加工後硬化深度 ( Effective Case Depth) 加工後高碳層厚度 ( carbon ～0.8%) 不可有網狀碳化物析出 殘留奧斯田鐵含量 10% 曲軸銷經二次淬火處理改善例 連桿磨損案例 (三) 硬化深度不足導致破壞 連桿平行度不良所致損壞 連桿平行度不良致連桿側向偏移 曲軸側板 / 連桿側面異常摩擦的原因 1.連桿大/小端孔平行度不良 2.曲軸左、右側配重之動平衡不對稱 3.曲軸外掛零件(如磁電机等)動平衡不良 4.曲軸箱球軸承孔單側過大 5.球軸承耗損致間隙過大 曲軸側板 / 連桿側面異常摩擦 含碳量 Vs殘留奧斯田鐵量( 碳鋼淬火至室溫的水) 鐵碳平衡圖 減少殘留奧斯田鐵之手段(降低硬化能) 1. 避免原始奧斯田鐵晶粒過大—滲碳溫度930℃以下 2. 素材合金分佈均勻 3. 含碳量 ~0.8 % 4. 降低淬火溫度 保持架強化設計(槽孔R角比較) 疲勞強度v.s.硬度 會引起疲勞破壞的素材缺陷 會引起疲勞破壞的素材缺陷 Adhesive Wear 磨耗機構 (Abrasive Wear ) 連桿軌道面两側耗損之原因 1.原素材不良 2.潤滑油不潔 高潔淨度鋼(ESR) 原素材不良所致破壞 殘留奧斯田鐵過多/麻田散鐵粗大 →淬火裂縫 殘留奧斯田鐵過多 +不當深冷處理→裂縫更多 曲軸銷磨損案例 曲軸銷磨損案例 耗損原因 白層是初生麻田散鐵 (fresh martensite ) 滲碳淬火後殘留奧斯田鐵過多 使用中殘留奧斯田鐵 → 初生麻田散鐵 初生麻田散鐵太硬、脆性而致剝離、耗損 正確的滲碳作業方式 理想的滲碳淬火組織 理想的滲碳處理 表面硬度/ 心部硬度 加工後硬化深度 ( Effective Case Depth) 加工後高碳層厚度 ( carbon ～0.8%) 不可有網狀碳化物析出 殘留奧斯田鐵含量 10% 曲軸梢油孔附近之高應力區 殘留奧斯田鐵過多 →初生麻田散鐵 →脆裂 鉻鉬 鋼滲碳 表面硬度 HV0.1 817～1017 (白層) 耐久強化測試 8 小時磨耗約0.2mm 滾針—高潔淨度軸承鋼 殘留奧斯田鐵過多 →初生麻田散鐵 →脆裂 鉻鉬 鋼滲碳 表面硬度 HV0.1 817～1017 (白層) 耐久強化測試 8 小時磨耗約0.2mm 0.05mm 0.2mm 輕腐蝕以顯示素材孔隙缺陷 0.0125mm 0.2 mm ( 未與滾針接觸區 ) SCM 415滲碳 表面硬度 HRc 63～65 硬化深度＞1.1 mm 耐久強化測試 110 小時磨耗約 0. 1mm 0.0125mm 0.02mm 受力 0.02mm X廠產品 立多祿產品 小端軸承之強化設計 強化設計 一般設計 940℃淬水, 150 ℃回火 (殘留奧斯田鐵含量多) 850℃淬水, 150 ℃回火 (殘留奧斯田鐵含量多) 0.15%C 鋼滲碳 表面– 以 Bisulfite 腐蝕 0.01mm 780℃淬水, 150 ℃回火 (網狀碳化物析出) 900℃淬油,780℃淬水, 150 ℃回火 (球狀碳化物析出) (心部硬度較低,宜提高素材含碳量 ) 0.15%C 鋼滲碳 表面– 以 Bisulfite 腐蝕 0.01mm 約0.15mm 深 之材料缺陷 0.2mm 0.2mm 0.2mm 0.2mm 滾針表面疲勞裂紋 連桿小端受力分析 連桿小端軸承受力 Fres (S.end)＝(爆發力+小端慣性力)/cosβ= 連桿軸向力 連桿小端軸承等效負荷 Fequ (S.end)＝ β Θ 連桿小端 連桿大端 β 爆發力 小端慣性力 連桿軸向