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曲轴轴承(大瓦)

2026-07-07 09:32:30

定义与功能

曲轴轴承又称主轴承(Main Bearing),俗称“大瓦”,是安装在发动机气缸体主轴承座与曲轴主轴颈之间的滑动轴承。作为发动机中最重要、承受载荷最大的滑动轴承之一,曲轴轴承承担着支承整根曲轴的重任,确保曲轴在高速旋转中保持精确的径向位置,同时将曲轴所受的气体压力和旋转惯性力传递给气缸体。其润滑状态以液体动压润滑为主,即在正常运转时,旋转的曲轴轴颈将机油带入轴承与轴颈之间的楔形间隙,形成一层完整的承压油膜,将轴颈“浮起”,实现金属非接触运转,从而大幅减少摩擦与磨损,同时将摩擦产生的热量传导至机体并散发。

结构与材料

曲轴轴承为剖分式滑动轴承,每道主轴颈处均由上轴瓦下轴瓦两片半圆环形瓦片对合而成。上轴瓦安装在气缸体的主轴承座孔内,下轴瓦则安装在主轴承盖中。为防止轴瓦在座孔中发生周向窜动或轴向移动,每片轴瓦的背面冲压有定位凸耳(俗称“瓦牙”),与座孔上的定位凹槽相配合。

在材料构成上,曲轴轴承普遍采用钢背+减摩合金层的双层或三层复合结构。钢背由低碳钢板制成(厚度通常为1.5至3毫米),提供足够的机械强度和抗变形能力;内表面则浇铸或烧结一层减摩合金。根据合金成分的不同,可分为三大类:白合金(巴氏合金) 具有优异的跑合性、抗咬合性和耐腐蚀性,但疲劳强度相对较低,多用于中低负荷发动机;铜基合金(铜铅合金或铜锡合金) 承载能力大、抗疲劳强度高、导热性好,是强化柴油机和增压汽油机的常用材料;铝基合金(高锡铝合金等) 兼具良好的承载能力、抗疲劳强度和耐腐蚀性,在乘用车汽油机中应用广泛。为进一步改善初期磨合性能,多数轴承在减摩合金层表面还电镀有厚度仅0.01至0.02毫米的锡或锡铅合金软镀层。值得注意的是,上轴瓦内表面通常开设有环形或半环形油槽及贯穿油孔,以对接缸体主油道、将压力机油引入曲轴内部油道;下轴瓦一般不开油槽,以保持更大的有效承载面积。

常见故障

曲轴轴承常见的失效形式包括磨损、合金层疲劳剥落、烧瓦(熔着)和异响

磨损是长期使用的必然结果。当轴承间隙因磨损而逐渐增大时,机油压力下降,同时轴承对曲轴的支撑刚度降低。疲劳剥落多由长期超负荷运转或轴承间隙不当引起,表现为减摩合金层呈片状或点状脱落,严重时钢背直接与轴颈接触,加速磨损。

烧瓦是曲轴轴承最严重的故障形式。当机油压力过低、油道堵塞、机油变质或轴承装配间隙过小导致无法形成有效油膜时,轴颈与轴承之间发生剧烈的边界摩擦甚至干摩擦,产生大量摩擦热,使减摩合金层温度急剧升高至熔融状态并“焊合”在轴颈表面,最终导致曲轴抱死无法转动,即“抱轴”或“化瓦”。一旦发生烧瓦,通常需要更换曲轴并重新选配所有轴承。

曲轴轴承异响(“大瓦响”) 是轴承间隙过大的典型声学特征。其表现为发动机中低速运转时,在气缸体下部靠近曲轴箱处发出沉重、沉闷而有力的“当当”金属敲击声,响声比连杆轴承异响(“小瓦响”)更为低沉。转速突然升高或负荷突然增大时,异响尤为明显;发动机温度变化对其影响不大。与连杆轴承异响不同的是,单缸断火试验时大瓦响一般无明显变化,但当相邻两缸(如同曲柄销上的两个气缸)同时断火时,响声会明显减轻或消失。

维修与选配更换

曲轴轴承的维修以间隙测量成组选配为核心。

间隙测量通常采用塑料间隙规(Plastigauge) 法:清洁并吹干曲轴轴颈和轴承工作面;将塑料间隙规剪成适当长度,沿轴颈轴向放置(避开油孔);按标准扭矩安装主轴承盖并拧紧螺栓,过程中不得转动曲轴;拆下轴承盖,用随附的标尺对比被压扁后的间隙规最宽处宽度,换算即为实际径向间隙值。主流乘用车的曲轴轴承径向间隙标准值一般为0.02至0.06毫米(具体以车型维修手册为准),超过磨损极限时应更换轴承。

选配方面,当曲轴主轴颈因磨损或修理磨削而尺寸减小时,必须选用对应分级尺寸的轴承。常用修理级别为缩小0.25mm、0.50mm、0.75mm、1.00mm等。选配时须确保轴承背面标识的尺寸级别与曲轴轴颈的实际磨削尺寸一致。现代发动机维修中严禁通过刮瓦或加垫片来调整间隙,所有调整均应通过更换正确级别的轴瓦来实现,否则将破坏轴承的圆度和油膜形成条件。

安装时需注意:上轴瓦与下轴瓦不得互换或装反,定位凸耳必须正确卡入座孔定位槽中;上轴瓦的油孔必须与缸体主油道孔严格对正,不得偏斜;在轴承工作面涂抹洁净机油;主轴承盖应按原厂标记和方向安装,不得互换;主轴承螺栓须按从中间向两端交替的顺序、分2至3次逐步拧紧至规定力矩。此外,曲轴的轴向间隙由主轴承座上的止推轴承(止推片)控制,一般为0.07至0.25mm,维修中应与径向间隙同步检查调整。截至2026年7月,主流维修体系均强调严格按照原厂数据执行上述检测与选配流程,以保障大修后发动机的可靠性与使用寿命。

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