路径: 主页 > GB/T > 第375页 > GB/T 37677-2019 | 标准编号 | GB/T 37677-2019 (GB/T37677-2019) | | 中文名称 | 滑动轴承 汽车曲轴轴瓦工作环境推荐参数 | | 英文名称 | Plain bearings - Recommendations for automotive crankshaft bearing environments | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J12 | | 国际标准分类 | 21.100.10 | | 字数估计 | 10,151 | | 发布日期 | 2019-06-04 | | 实施日期 | 2020-01-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 37677-2019
Plain bearings - Recommendations for automotive crankshaft bearing environments
ICS 21.100.10
J12
中华人民共和国国家标准
滑动轴承
汽车曲轴轴瓦工作环境推荐参数
environments
(ISO/T R27507:2010,MOD)
2019-06-04发布
2020-01-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
中国国家标准化管理委员会 发 布
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
本标准使用重新起草法修改采用ISO/T R27507:2010《滑动轴承 汽车曲轴轴瓦工作环境推荐参
数》。
本标准与ISO/T R27507:2010相比存在技术性差异,这些差异涉及的条款已通过其外侧页边空白
位置的垂直单线(|)进行了标示,附录A中给出了相应技术差异及其原因一览表。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国滑动轴承标准化技术委员会(SAC/TC236)归口。
本标准负责起草单位:中机生产力促进中心、烟台大丰轴瓦有限责任公司。
本标准参加起草单位:合肥市远大轴承锻造有限公司、湖北安达精密工业有限公司、广东韶配动力
机械有限公司、浙江双飞无油轴承股份有限公司、浙江长盛滑动轴承股份有限公司、临安东方滑动轴承
有限公司。
本标准由全国滑动轴承标准化技术委员会负责解释。
引 言
影响汽车发动机薄壁曲轴轴瓦正常运转的因素有很多。初步估算时,有必要对那些构成轴瓦基本
工作环境的因素予以考虑,如:负载和油膜厚度。伴随着技术的进步和计算机技术的发展,这些因素已
经可以计算到足够精度,并实现对比评估,由此,轴承设计人员可以大致预测曲轴轴瓦的潜在工作能力。
然而,对于制造出的发动机的最终精度,润滑剂受污染程度,相关部件产生的变形程度,其他影响轴承工
作性能的工况,轴承设计人员都无从得知。这些附属因素造成的影响无法定量预测出来,因为它们造成
的影响在很大程度上依赖于主要工作因素,如负载量级和油膜厚度。举例来说:比起负载及油膜厚度处
于极限值的发动机,负载很小且油膜很厚的发动机可以接受更大程度的(曲轴)不对中,而不会出现轴
承偏载疲劳或局部表面磨损情况。
因此,要将推荐参数或环境条件逐一列出并作为通用规范是很困难的。严格说来,针对某一发动机
的结构,需考虑其负载及润滑特点,分别对每一种情况进行单独考虑。
然而,轴承设计人员常被问及有关轴瓦环境以及相关部件可接受的极限和偏差的意见和建议。在
这种情况下,轴承设计人员需要根据过去已完成并满足正常运行条件的经验来进行判断,如有需要,还
需折中考虑合理的制造方法以实现这些要求。
发动机的运行环境越来越苛刻,由此导致曲轴轴瓦的工作环境要求也越来越严格。因此有必要将
其他相关部件纳入考虑范围,以更高的精度要求对整体进行考虑。不过从经济角度来看,随着发动机零
部件的大规模生产及生产率不断提高,若要提高零部件质量以满足更严格的轴瓦工作环境并不容易。
实际上有些生产者为了降低生产难度更趋向于降低对公差的要求。
本标准为给出曲轴轴瓦的环境参数,详细描述了大部分发动机生产者以现有加工生产能力可达到
的各种尺寸及条件,这些环境参数自身通常不会引起轴瓦的损坏。出于上述原因,在设计规范需要更高
精度、更高质量零部件的应用场合,部分推荐参数并不能完全满足要求。
使用者有责任与供应商就此讨论,因为供应商可能对运行工况与轴承性能特性的关系更熟悉。
滑动轴承
汽车曲轴轴瓦工作环境推荐参数
1 范围
本标准给出了汽车发动机曲轴轴瓦工作环境的推荐参数。说明了为满足曲轴轴瓦工作环境,在采
用当前加工设备的情况下,大多数发动机制造商能够达到的曲轴轴瓦工作环境相关各种尺寸和状态,这
样的曲轴轴瓦工作环境不会引发轴承问题。
本标准中的部分推荐参数,对某些应用场合无法完全满足,在这些应用场合,设计规范要求更加精
密的高质量零件。
2 曲轴
2.1 表面粗糙度
轴颈表面越粗糙,发生粗糙表面相接触而对润滑油膜形成破坏性影响的可能性也越大,因而磨损率
也越高。过高的表面粗糙度会使润滑油膜厚度减小到发生过热甚至咬粘的程度。
通常曲柄销和主轴颈的表面粗糙度应不大于Ra0.25μm。止推面粗糙度绝对不应大于Ra0.4μm,
经验与试验表明,止推环所能承受的载荷与匹配表面粗糙值成反比。因此,将止推表面精加工至大大低
于Ra0.4μm的状态是必要的。
2.2 磨削及抛光
在磨削标准铸铁轴时,球化石墨会暴露出来,并从材料表面脱落,从而在铁基体的这些脱落坑部形
成纤维丝或舌刺。在工作期间,这些纤维丝会嵌入轴承合金,很快就会引起严重磨损和损坏。因此,通
常的做法是在磨削之后接着对曲轴进行抛光,以除去这些凸起的舌刺。这些舌刺在轴表面的方向取决
于磨削和抛光操作过程中的旋向。使舌刺倒向(即指向)曲轴工作时旋转方向的反方向,以减小对轴承
性能的影响,这点非常重要。
试验表明,标准铸铁轴的最佳精加工方法应是:磨削时曲轴旋向与工作时旋向相同,继而以同样旋
向进行抛光。实际上,有些发动机制造者用与推荐方向相颠倒的旋向磨削,然后在反方向(即推荐方向)
进行抛光。
经验表明,抛光工序的控制非常重要,抛光不足或过度,两者都对轴承性能有害。抛光工序既要去
除磨削中产生的舌刺,同时又不能过度抛光导致轴颈表面露出更多的石墨而产生新的舌刺。
2.3 轴颈直径公差
在轴颈上比在孔中更容易获得小的公差,因此,控制轴承间隙主要依靠减小轴颈公差。直径小于或
等于80mm的轴颈,推荐的直径公差为13μm;对于更大的轴颈允许取h6公差等级。为了精确控制轴
承间隙范围,应尽可能减小轴颈直径公差。
2.4 单一直径变动量
表1中所列公差,适用于连杆轴承和主轴轴承的轴颈。此外,轴向的波纹度应控制峰谷高度在
2.5μm之内。如同轴承座孔的情况一样,在采用短轴承的重载场合,实际上对于轮廓的变化是没有公
差的(见图1)。
注:由于影响圆柱度的形状误差不仅有锥度,还有砂漏状和鼓形(见图1),为了准确评价和切实控制圆柱度,每个轴
颈需在轴向两端及中间等三个截面上进行直径测量。
图1 曲轴轴颈形状
表1 单一直径变动量
轴承长度/mm 直径公差/μm
> ≤ 中等载荷 重载荷
- 25 5 2.5
25 50 10 5.0
50 - 12.5 7.5
2.5 轴向廓形不规则
不规则的轴颈轴向轮廓也会导致轴承表面分布不均匀的载荷。因为它们极有可能是很不一致的,
并需要通过廓形测量进行分析,在此情况下,要规定这种不规则的极限是不可能的。
周向一致的轴向轮廓偏差,与那些在圆周的一部分同另一部分不一致的轴向轮廓偏差相比,引起损
坏的可能性更小。但是,这要取决于缺陷的严重程度(见图2)。
图2 波纹
2.6 圆度
如果曲轴轴颈具有椭圆表面,就会影响油膜的动压油楔作用,并可能会减小油膜厚度。对轴颈的圆
度要求比孔更加严格,因为轴承的磨合在一定程度上会使孔的几何形状缺陷得到修正。因此,严重的轴
颈磨损往往导致严重故障。推荐的轴颈圆度极限见表2和图3。
表2 圆度
轴颈直径/mm 直径公差/μm
> ≤ 中等载荷 重载
- 80 12.5 5
80 120 12.5 7.5
120 - 25 10
图3 圆度
2.7 棱圆和振纹
轴颈的棱圆和振纹也属于失圆状态。棱圆凸出于运行表面,作用就如同一个油刮。棱圆会对油膜
的形成造成破坏,导致轴承磨损率升高,在严重情况下甚至造成咬粘。随着棱圆数量的增加,其曲率的
差异和通过的频次也会增大。振纹是高频率的棱圆(见图4)。
图4 振纹
对这些表面偏差的推荐参数见图5。图中给出了半径方向波峰至波谷高度或波幅最大允许值与棱
圆数量之间的关系。
图5 主轴颈和连杆轴颈在圆周方向的棱圆和振纹
2.8 止推面轴向全跳动
轴颈止推肩平面的轴向全跳动偏差会引起止推轴承表面的不均匀磨损。轴向全跳动偏差应不大于
0.3μm/mm。
2.9 曲轴同轴度
对主轴承孔的全长同轴度公差,中等载荷发动机应不大于50μm,重载发动机应不大于25μm。相
邻轴颈最大允许同轴度公差为25μm。对重载设备,在同位轴颈上,曲柄销和主轴颈的平行度公差不大
于12.5μm。止推面应平直,对主轴颈轴线的垂直度(或成正交)应在25μm以内。
同轴度检查时,测微表测量杆应当沿水平方向指向轴颈的侧表面并垂直于主轴颈中心线。
2.10 曲轴弯曲度
弯曲的轴会导致主轴承载荷分布不均,并可能减小油膜厚度。相对于曲轴两端的支承轴颈,任一位
轴颈的弯曲自最近的支承轴颈开始,每毫米长度上不得超过0.4μm,且从一个轴颈到下一个轴颈的弯
曲方向不能改变。
3 轴承座
3.1 概述
汽车薄壁轴承的形状主要取决于轴承座孔的轮廓形状,并进而影响到轴承孔的形状,所以轴承座孔
的加工非常重要。
3.2 座孔表面粗糙度
轴承和座孔紧密接触,对轴承良好传热和散热,以及防止在过盈状态下产生位移和微动磨损十分重
要。连杆座孔的表面粗糙度应不超过Ra0.8μm;曲轴轴承座孔表面粗糙度应不超过Ra1.6μm;应避免
表面粗糙度高于这些推荐值,因为粗糙度超标会使轴承背向轴承座的热传导减少,从而引起轴承间隙内
的过热。
3.3 座孔尺寸公差
对主轴承座孔,通常规定直径公差为25μm;对80mm以下的连杆孔,如果可能,特别是重载情况
下,直径公差应控制在12.5μm。对汽车轴瓦,通常希望为20μm~25μm。很大的连杆,25μm的直径
公差可以接受。如果需要严格控制轴承间隙,则需要更紧的座孔公差极限。
3.4 座孔圆柱度
用于连杆大端孔和主轴承座的圆柱度偏差极限见表3。如果偏离圆柱状几何形状的偏差过大,会
在轴承上形成集中载荷,从而在相应部位产生高润滑油膜压力和低油膜厚度。在重载部位的圆柱度是
最关键的。对重载短轴承,在承载区域圆柱度越小越好。
由于影响圆柱度的不仅有锥度,还有砂漏状和鼓形这类形状误差,为了准确评价和切实控制圆柱
度,每个轴颈应在轴向两端及中间等三个截面上进行直径测量。
表3 圆柱度
轴承长度/mm 直径公差/μm
> ≤ 中等载荷 重载
- 25 5 2.5
25 50 10 5
50 - 12.5 7.5
3.5 圆度
通常,失圆的座孔为椭圆形。过度的椭圆会导致载荷集中或磨损。椭圆孔应有方向性,其长轴要在
分离面上。很多组装后的座孔在负载下分离面处收缩,座孔椭圆度的方向性有利于抵消这种收缩效应。
另一方面,轴瓦的壁厚偏心及瓦口局部削薄结构又使轴承孔进一步得到修正。围绕分离面的这种组合,
有利于增加润滑油流量以冷却轴承,同时又使轴承顶部周围保持小的间隙以消除轴的振动和噪声。
座孔的椭圆和圆周轮廓的其他不规则,每毫米直径上应不超过0.1μm,这不包括结合面上任何的
径向不对中。但孔的圆度极限没有轴颈那么严格。因为孔的不规则在一定程度上可通过轴承磨合得到
修正。在孔加工过程中会产生振纹,这是一种源于加工刀具而产生的围绕座孔的“波纹形”效应。它对
性能的影响取决于几个参数:包括壁厚、波形的波幅、轴承载荷等。
其中,棱圆和振纹会导致薄壁轴瓦安装后的轴承孔产生对应变形,从而形成沿圆周间隔分布的若干
轴向凸起棱带,造成合金与轴颈表面直接接触磨损甚至局部过载而疲劳损坏。因此,应按照图5的相关
规定,对棱圆、振纹频次和波幅高度予以限制。首先要达到上述每毫米直径上0.1μm的限度,但又需要
考虑特殊情况。
3.6 主轴承孔同轴度
全长同轴度应不超过50μm。对重载用途而言,极限为25μm。相邻孔之间的同轴度应限定在
25μm,但优先选用12.5μm;在重载用途下该限度为12.5μm或更小。止推端面应平直并与主轴承孔
轴线具有12.5μm以内的垂直度。
3.7 连杆孔平行度
在连杆大端孔与小端孔之间的平行度和扭曲度,在150mm连杆长度上测量,应控制在25μm。
3.8 油孔对正
轴承上的油孔与座孔上的油孔要对正,偏差不大于750μm。
3.9 定位唇的配合
薄壁轴瓦定位唇的作用,首先是防止相互装反而堵塞油孔。因此,要求轴承座与轴承盖上的定位唇
槽至座孔端面的距离不能相等;其次是使上下轴瓦与座孔在轴向不发生明显错位。因此,定位唇与定位
槽的配合,在长、宽、高三个方向,均应为间隙配合,以防相互干涉造成定位唇周围瓦背贴合不良使局部
轴瓦表面升高而导致损坏。最小配合间隙见表4。
表4 定位唇、槽配合间隙
座孔直径DH/mm 最小配合间隙/mm
> ≤ 宽度 高度 长度
- 50
50 80
80 120
0.14
0.4 0.5
0.45 1.0
0.50 1.5
3.10 轴承座盖的定位
轴承盖一般通过绞制孔用螺栓、断口、台阶、齿形结合面或在轴承座结合面上的定位销实现定位。
但对齿形结合面方式并不推荐,因为其在两个表面之间不可能完全接触。轴承盖的定位,特别是径向定
位非常重要,因为最轻微的不对中也将会引起轴承结合面处出现一个台阶,它会产生不均载荷甚至极可
能破坏润滑油膜。
轴承盖的定位一定要可靠,甚至定位表面要有轻度的过盈配合。在螺栓固紧情况下,随着螺栓扭矩
的变化,即使十分良好的定位,也很可能会发生一定的错位。错位产生的台阶应不超过12.5μm。
4 结语
上述推荐参数仅作为指南参考,在某些应用场合,部分参数可放宽,部分参数需要加严。
因为涉及许多变量,在不考虑特定用途的情况下,规定轴承间隙或装配过盈量是可能的。
供应商应与用户就所有运行环境下存在的各种不确定性进行协商,并进行各种设计研究或装配试
验,这对确定适当的推荐运行环境参数是十分必要的。
附 录 A
(资料性附录)
本标准与ISO/T R27507:2010的技术性差异及其原因
表A.1给出了本标准与ISO/T R27507:2010的技术性差异及其原因。
表A.1 本标准与ISO/T R27507:2010的技术性差异及其原因
本标准章条编号 技术性差异 原因
表2 修改了轴颈的直径范围
为与 GB/T 1800.2-2......
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