无论汽油机还是柴油机的曲轴为何大都使用轴瓦而不用轴承呢?

非专业但实际车评 2024-06-04 02:02:57

在现如今绝大多数内燃机曲轴上所使用的都是轴瓦而非轴承,这基本上是事实。那么是什么原因所导致的?真的如一些朋友所言因为曲轴一拐、一拐的异型结构导致只能用轴瓦么?实则不然,轴承也是有分体式的、也叫剖分轴承。

如上图所示剖分式轴承,它分体式的结构足以应对曲轴上那一个接一个的轴颈。既然如此为什么内燃机大都使用轴瓦(大都而非全部,毕竟用滚动轴承的内燃机是有的),说到底轴瓦在润滑、承重、耐用、稳定、降噪等方面的优势是滚动轴承所不能比的,所以高速、高扭矩等轴类普遍使用轴瓦,而放弃了轴承。

曲轴几乎是汽车上最耐磨的零部件?

机械只要运转就必然会存在磨损,毕竟0摩擦是不存在的。所以我们的车子随着使用会换每隔一段周期更换轮胎、刹车片甚至是活塞环。理由很简单因为随着使用这些部件逐渐发生了磨损,但有几辆车换过大瓦、小瓦甚至是曲轴的?结论便是100%的汽车换过刹车片、轮胎,99.999%的车辆终身没换过发动机曲轴。

那为何这个部件如此耐磨、结实?当然内燃机曲轴算是内燃机的灵魂,制造所选择的材质、工艺都属一流,所以就耐磨?如此那又为何会存在那0.001%的车辆出现曲轴磨损的问题呢?实际上内燃机曲轴如此耐用,关键在于润滑的方式、也可以说是在轴承的选择方面。这就是轴瓦与轴承博弈的关键,轴瓦的摩擦系数更低。

轴瓦到底是个什么玩意?

如上图所示轴瓦,实际上很多朋友用轴承与轴瓦来区分两者是不对的。轴瓦其实也是轴承的一种,它叫滑动轴承、顾名思义接触面积大所以叫滑动(中学物理课上是不是如此定义笔者忘了,见谅)。滚动轴承就是各位所常见的那种了,润滑主体利用一个个滚珠或滚针点接触、线接触摩擦表面,以降低面接触所造成的磨损。

轴瓦的摩擦系数为何比滚动轴承更低呢?

通俗来讲无论是滚珠轴承的点接触还是滚针轴承的线接触,均减少了两摩擦表面的实际接触面积、降低了磨损。而从肉眼上看轴瓦完全是面接触,其与摩擦副的接触面积远比滑动轴承要大得多,为何说轴瓦的摩擦系数更小?原因就在于轴瓦采用的润滑方式更有优势,静压润滑的效果可不是滚动轴承所能比拟的(至于静压、动压润滑的差别各位可以自己去看看相关内容)。

如上图所示轴瓦上的油道与油孔,高压油泵会将机油压入轴瓦与摩擦副表面,在两者之间形成一层油膜。这层油膜将两摩擦表面分离、起到支撑作用。也就是说两摩擦表面之间被这层油膜给托起、两者并无接触,所存在的摩擦即是摩擦面与机油的摩擦。所以摩擦系数更低、也更耐磨,所以但凡高速运转的轴类所采用的皆轴瓦、静压润滑。

如上图所示如今摩擦系数最低的滚动轴承摩擦系数也仅做到0.002,而静压轴承摩擦系数却已经可以小于0.001。所以这就是高转精密部位采用轴瓦的原因,滚动轴承终究是差了点意思。毕竟无论是点接触还是线接触与摩擦面终究存在接触,有接触则必然面临磨损。如果机器转速、扭矩偏大,那对于滚动轴承的冲击就太大了,这时滚动轴承承载能力不行的问题就明显了。

静压轴瓦的其它优势是什么?

在润滑性能决胜后,轴瓦其它优势遍得以显现。首先救赎其更大的面积、所起到的承载能力是滚动轴承所不能比拟的,这并不必多说面接触的稳定性比点、线都强,不需要多解释对吧?试想往复式内燃机活塞一上一下的冲击,滚动轴承能承受得住么?要知道很多长期使用的宝马L6发动机曲轴都存在变弯现象,当然这是由于L6发动机的曲轴太长所导致的。

曲轴那么大的强度在使用中都存在变弯的现象,而滚动轴承呢?显然承受不住这种往复式、没完没了的冲击。再其次就是轴瓦的静音性能了,上文也提到了静压润滑两摩擦面之间被机油给托起而几乎无接触,那么运转时的噪音就很小了、毕竟金属与油液之间的摩擦又有什么声音呢?这如果换做滚动轴承就非常刺耳了。

现在是否还有采用滚动轴承的内燃机?其实也是有的,比如一些小排量、单缸摩托发动机曲轴是采用滚动轴承的、一些低速柴油机也有用(小发电机)。原因很简单扭矩小产生的冲击小,不需要多大的承载能力。其次对机油没多大的依赖,而压力润滑对机油是有要求的。再其次则是只靠飞溅润滑就能应付了,对于机油泵的要求也不高。

对于厂家而言制造成本降低,而对消费者而言保养维护成本也更合理。所以使用滚动轴承的曲轴也是存在的,但这并非是主流。就目前而言稍微好一些的内燃机或点击,均采用压力润滑、也就是采用轴瓦。因为在高转速、高扭矩的运行状态下,轴瓦对轴的保护要更强。试想咱们曾经骑的自行车,可能仅仅是压到几个坑、颠簸几下,前轮的小轴承就碎了。

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评论列表
  • 2024-06-11 06:01

    单缸机有用轴承的,因为可以从曲轴两端装上去。轴承在润滑不足的情况下表现比轴瓦好,比如起动时。

非专业但实际车评

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