【正文】 。同時(shí)，產(chǎn)生氣泡會(huì)妨礙散熱，所以機(jī)油的有效成分中，必須具有防止產(chǎn)生有害氣泡的功能。即使是水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠用水冷卻的部分也只有汽缸頭和汽缸壁，其它部位仍要靠機(jī)油來(lái)冷卻。3）清潔功能。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，機(jī)油必須能來(lái)回流動(dòng)以減小金屬機(jī)件之間的互相磨損。 裂紋，裂紋檢查可采用磁力探傷（標(biāo)準(zhǔn)JB/T 12552001的附錄B）、冷、熱酸洗（標(biāo)準(zhǔn)JB/T 12552001的附錄C）及其他儀器和方法檢查，有爭(zhēng)議時(shí)，以熱酸洗為準(zhǔn)。另外，還有一批工具和技術(shù)在失效分析中是很有用的，如X射線熒光分析、X射線衍射、二次離子質(zhì)譜(SIMS) ， X射線光電子能譜(XPS)等都是材料失效分析中常用到的儀器。裂紋是材料表面或內(nèi)部完整性或連續(xù)性被破壞的一種現(xiàn)象，是斷裂的前期，斷裂則是裂紋發(fā)展的結(jié)果。主要有使用因素（安裝調(diào)整、使用保養(yǎng)和維護(hù)等）和制造質(zhì)量因素（設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量等）。高速軸承中，因摩擦熱較大，若潤(rùn)滑油供給不足，潤(rùn)滑油質(zhì)不符合要求或變質(zhì)，易于引起燒傷，使軸承滾道、滾動(dòng)體回火，表面有明顯的回火色。軸承零件的裂紋是指金屬零件在應(yīng)力作用下，當(dāng)此應(yīng)力超過(guò)金屬的極限強(qiáng)度時(shí)，其內(nèi)部或表面便發(fā)生斷裂或局部斷裂現(xiàn)象，這種斷裂的宏觀缺陷稱為裂紋。 燒傷損壞軸承的燒傷是指軸承零件在加工時(shí)因摩擦的擠壓變形產(chǎn)生很大的熱量，使其表面溫度急劇增高，局部瞬時(shí)可達(dá)800~1200氏度。其磨損表面有被磨粒摩擦留下的細(xì)槽痕跡，或是因?yàn)閴簼⒍霈F(xiàn)的麻點(diǎn)。磨損是滾動(dòng)軸承常見(jiàn)的一種失效形式，是軸承滾道、滾動(dòng)體和保持架，由于軸向載荷不當(dāng)引起的表面之間的相對(duì)滑動(dòng)摩擦而導(dǎo)致表面磨損，潤(rùn)滑不良會(huì)使軸承溫升加快，致使?jié)L動(dòng)體過(guò)熱，硬度下降，加劇磨損，使軸承凹面精度減低，運(yùn)轉(zhuǎn)精度降低，增大振動(dòng)和噪聲而產(chǎn)生的失效。當(dāng)有潤(rùn)滑油存在時(shí)，油液將滲入已形成的裂縫之內(nèi)，產(chǎn)生巨大油壓，從而加速裂紋的發(fā)展。零件表面的加工精度影響接觸應(yīng)力的分布。熱處理狀態(tài)主要和疲勞失效有關(guān)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，在若干次沖擊之后，壓痕處便產(chǎn)生了片狀的疲勞剝落，此時(shí)軸承工作時(shí)將產(chǎn)生噪音、振動(dòng)和附加轉(zhuǎn)矩，嚴(yán)重影響軸承的運(yùn)行平穩(wěn)性和精度。圖22 樣品3保持架點(diǎn)蝕失效 對(duì)于樣品3保持架出現(xiàn)點(diǎn)蝕失效（圖22），可能是曲柄連桿總成運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)承受沖擊載荷，保持架與連桿大頭內(nèi)壁間正常磨損產(chǎn)生的金屬顆粒沒(méi)有及時(shí)排出，潤(rùn)滑油受污染金屬顆?；旌掀渲性斐蓾?rùn)滑不良，樣品剛度不夠等原因綜合造成滾針軸承保持架出現(xiàn)早期疲勞點(diǎn)蝕失效。這些部位成為溶解趨勢(shì)較強(qiáng)的陽(yáng)極，其他部位成為陰極，金屬本身是良好的導(dǎo)電體，再則潤(rùn)滑油中含水，金屬表面吸附的水液則是離子導(dǎo)體，這樣就好似有許多短路的原電池進(jìn)行著放電的化學(xué)反應(yīng)，陽(yáng)極溶解和陰極放電的速度快，金屬腐蝕的速度也就快。由于剝落面的逐漸擴(kuò)大，而往往向深層擴(kuò)展，形成深層剝落。經(jīng)過(guò)理論分析（見(jiàn)本文31節(jié)）和實(shí)踐表明，連桿滾針軸承主要失效形式一般不同于普通定軸線轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。2）宏觀檢查——對(duì)失效軸承進(jìn)行宏觀檢查(包括尺寸精度測(cè)量和表面狀態(tài)檢查分析)，是失效分析最重要的環(huán)節(jié)。軸承在工作中喪失其規(guī)定的功能，導(dǎo)致故障或不能正常工作的現(xiàn)象稱為失效。經(jīng)過(guò)多次改良，其功能還在不斷的完善，使三輪摩托車某些用途方面優(yōu)于二輪摩托車、電動(dòng)車，價(jià)格上優(yōu)于微型汽車。%，成為三輪摩托車行業(yè)的霸主，產(chǎn)量集中度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于二輪摩托車。CROWNING是指該滾針在接近兩端1~2mm處，經(jīng)過(guò)刻意研磨，呈拋物線稍微收縮狀（如圖17說(shuō)明，其用肉眼不易看出）。FAG公司的ThomasLosche利用計(jì)算機(jī)程序，對(duì)圓柱滾子軸承滾子和滾道輪廓形狀對(duì)接觸應(yīng)力和軸承壽命的影響進(jìn)行了具體的研究，并可進(jìn)一步推廣到圓錐滾子軸承及球面滾子軸承的研究。此外，許多學(xué)者還對(duì)軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行了相關(guān)的理論研究。Walters C T在1971年首先提出了動(dòng)力學(xué)分析模型，考慮了鋼球的四個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)方程和保持架六自由度運(yùn)動(dòng)方程，利用4階龍格—庫(kù)塔法進(jìn)行積分，可計(jì)算出軸承在任意時(shí)刻鋼球及保持架的位移、轉(zhuǎn)速以及軸承內(nèi)部的滑動(dòng)等。Stribeck首先應(yīng)用Hertz理論建立了球軸承的靜力分析模型，并于1901年推導(dǎo)出鋼球的最大載荷Qmax與徑向載荷F之間的關(guān)系。但是可喜的是，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及人們思想觀念的轉(zhuǎn)變，已經(jīng)有部分企業(yè)和高校在應(yīng)用有限元法解決軸承問(wèn)題方面做出了有益的探索和研究。滾針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最重要的一點(diǎn)就是滾針的凸度設(shè)計(jì)，滾針軸承凸度設(shè)計(jì)的目的，是消除或減少滾子與滾道間的壓力分布，因其有限長(zhǎng)線接觸副所造成在接觸區(qū)域兩端出現(xiàn)壓力奇異分布的邊緣效應(yīng)，或者在中部出現(xiàn)壓力集中的現(xiàn)象，從而等強(qiáng)度利用接觸線上每一點(diǎn)的材料性能，提高滾針軸承的承載能力，使用壽命和抗偏斜載荷的能力。而目前我國(guó)摩托車零部件質(zhì)量水平普遍不高，有影響、上規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)不多，大部分企業(yè)由于資金所限，不能實(shí)現(xiàn)技術(shù)改造和設(shè)備引進(jìn)，從而陷入了技術(shù)落后，質(zhì)量下降，利潤(rùn)減少的惡性循環(huán)。如曲柄連桿總成中滾針軸承組件的滾針軸承潤(rùn)滑不良、滾針磨損、保持架破壞、連桿大頭內(nèi)壁損壞等失效情況。滾針軸承是帶圓柱滾子的滾子軸承，相對(duì)其直徑，滾子既細(xì)又長(zhǎng)(滾子長(zhǎng)度為直徑的3~10倍，直徑一般不大于5mm )，這種滾子稱為滾針。但是，我國(guó)某些三輪摩托車的質(zhì)量在出廠前根本沒(méi)有完善的質(zhì)量保證體系對(duì)其進(jìn)行保證，在市場(chǎng)上銷售，質(zhì)量問(wèn)題較多，如發(fā)動(dòng)機(jī)故障、車架斷裂、斷軸、制動(dòng)失靈、油路起火等大的質(zhì)量問(wèn)題。近年來(lái)，隨著城鄉(xiāng)道路建設(shè)質(zhì)量的不斷提高，對(duì)車輛駕駛舒適性要求也逐漸從路面轉(zhuǎn)向了車輛自身，而發(fā)動(dòng)機(jī)作為直接與駕駛者接觸的部件，對(duì)駕駛的舒適性和安全性的影響是不言而喻的。這些小排量發(fā)動(dòng)機(jī)只經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)缸（即加大活塞、活塞環(huán)、活塞銷和氣缸）等進(jìn)行改變。三輪摩托車承載能力適中，道路適應(yīng)性強(qiáng)，既適用于農(nóng)戶自產(chǎn)自銷式的小規(guī)模經(jīng)營(yíng)，又適用干短途載客，是農(nóng)民增加收人的重要工具。圖13 連桿滾針軸承失效樣品 圖14 滾針軸承失效樣品 圖15 曲柄連桿損壞樣品 圖16 曲柄銷損壞樣品目前全國(guó)三輪摩托車每年有300多萬(wàn)輛的產(chǎn)銷規(guī)模，全面、系統(tǒng)的研究“高速重荷摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿總成”提高整車的質(zhì)量，勢(shì)在必行。應(yīng)盡快采取切實(shí)有效的措施，加以改進(jìn)，并落實(shí)到摩托車產(chǎn)品的試驗(yàn)中去，減少與國(guó)外先進(jìn)水平的差距。滾針的凸度技術(shù)包括滾針的凸度設(shè)計(jì)、凸度滾針生產(chǎn)和滾針凸度的檢測(cè)技術(shù)。最近幾年，商業(yè)有限元軟件在求解接觸問(wèn)題上取得了很大的發(fā)展，如ANSYS，MARC等軟件在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。滾道控制理論的不足之處是未考慮潤(rùn)滑劑的作用，因此不能正確地預(yù)測(cè)軸承內(nèi)部的滑動(dòng)。1991年，Harris T A編著的Rolling Bearing Analysis已出第三版，內(nèi)容包括滾動(dòng)軸承理論分析的各主要方面和最新發(fā)展的主要成果，被公認(rèn)為滾動(dòng)軸承理論和技術(shù)方面的權(quán)威著作。擬動(dòng)力學(xué)分析模型能解決軸承運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析，可基本滿足工程需要，模型較完善，易于應(yīng)用。美國(guó)TORRINGTON公司應(yīng)用大型通用有限元軟件ANSYS研究了軋機(jī)工作輥軸承座及軸承外圈，確定了軸承滾子載荷分布及軸承壽命。圖17 滾針的應(yīng)力分布 三輪摩托車的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)狀況2008年，中國(guó)的摩托車產(chǎn)銷量達(dá)2750萬(wàn)輛，占據(jù)了全球總產(chǎn)量的一半以上，出口達(dá)980萬(wàn)輛，從業(yè)人員近400萬(wàn)，摩托車產(chǎn)業(yè)已成為中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。從行業(yè)報(bào)表觀察，排量＞50mL的三輪摩托車占行業(yè)總量的近96％，其中100～150ml排量的三輪摩托車由于具有油耗低、性能穩(wěn)定、價(jià)格適中、用途廣泛等優(yōu)勢(shì)受到廣大消費(fèi)者的青睞，成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。連桿滾針作為三輪摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)中重要的部件曲柄連桿總成的關(guān)鍵構(gòu)件，其質(zhì)量好壞直接關(guān)系到三輪摩托車駕駛舒適性、安全性和工作可靠性。接觸疲勞失效時(shí)滾動(dòng)軸承最常見(jiàn)的失效形式。主要是根據(jù)失效特征區(qū)的微觀組織結(jié)構(gòu)變化和對(duì)疲勞源、裂紋源的分析為失效分析提供更充分的判據(jù)或反證，因而是重要的。 對(duì)連桿大頭軸承來(lái)說(shuō)，除上述徑向脈沖載荷和沖擊振動(dòng)載荷外，當(dāng)軸承隨連桿大頭一起繞曲軸中心轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在離心慣性力作用下，軸承保持架外圓面與連桿孔間將產(chǎn)生接觸和滑動(dòng)摩擦，造成保持架外圓磨損。零件經(jīng)過(guò)滲碳、表面淬火等熱處理后，若存在硬度不均勻、組織不均勻以及不利的內(nèi)應(yīng)力等，則在接觸應(yīng)力的作用下，裂紋一般從表層下產(chǎn)生。軸承因顆粒污染也可引起麻點(diǎn)和點(diǎn)蝕痕。對(duì)此類產(chǎn)品我們應(yīng)當(dāng)了解其同批次產(chǎn)品的剝落狀況，觀察不同工作時(shí)間潤(rùn)滑油中的顆粒顏色變化，顆粒大小變化判斷出發(fā)生剝落現(xiàn)象的時(shí)間，分析其失效原因。研究指出，非金屬夾雜物對(duì)軸承壽命的影響隨夾雜物的類型、形態(tài)和數(shù)量的不同而異，以球狀不變形夾雜物對(duì)軸承壽命的危害最嚴(yán)重。滲碳鋼表面脫碳，使接觸疲勞強(qiáng)度下降。有關(guān)研究表明，表面粗糙度由Ra = =，接觸疲勞壽命可提高6~8倍。接觸摩擦表面上塑性變形層的深度決定了裂紋的凹坑分布及深度，而變形程度則決定疲勞裂紋的發(fā)展速度。微小金屬顆粒等異物的侵入是磨損的基本原因。對(duì)于滾動(dòng)軸承一類的磨擦副組件，其正常的磨損過(guò)程一般可分為三個(gè)階段：第一階段為磨合階段，磨損產(chǎn)生的磨粒很??；第二階段為正常磨損階段，產(chǎn)生的磨粒最大尺寸不超過(guò)15μm；第三階段為嚴(yán)重磨損階段，產(chǎn)生的磨粒尺寸在50μm左右，該階段磨粒數(shù)量和尺寸均急劇增大，即進(jìn)入疲勞剝落階段。零件燒傷表面硬度會(huì)降低或產(chǎn)生龜裂。金屬的外裂可能用眼睛看或借助放大鏡觀察，金屬的內(nèi)裂要用探傷檢驗(yàn)的方法來(lái)檢驗(yàn)，如浸油噴砂法、磁粉探傷法、射線探傷法、超聲波探傷法、滲透探傷法及渦流探傷法等。另外軸承摩擦造成的表面塑性劃痕也會(huì)引起振動(dòng)和噪聲增大、溫度升高，從而加快軸承的早期失效。在整個(gè)分析過(guò)程中，只有運(yùn)用正確得分析方法、程序和步驟，才能找到真正的失效原因，得到正確得結(jié)論。斷口是斷裂失效中兩斷裂分離面的簡(jiǎn)稱。球面滾子的硬度測(cè)定在端面上進(jìn)行。 回火穩(wěn)定性，將被測(cè)試樣或零件按工藝文件規(guī)定的回火工藝規(guī)范進(jìn)行再次回火，檢查回火前后相應(yīng)點(diǎn)的硬度差。氣溫愈低，機(jī)油就會(huì)愈粘稠，所以這時(shí)應(yīng)用低粘度的機(jī)油。這些化合物一旦受熱，就會(huì)附著在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁，造成磨損和刮痕。除此之外，也要具備保護(hù)活塞環(huán)的功能，以免大量機(jī)油進(jìn)人燃燒室，造成燃燒困難。摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油老化的原因：1）雜質(zhì)和灰塵是造成汽缸及整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)磨耗的主要原因，而磨損又會(huì)產(chǎn)生大量金屬屑。機(jī)油的品質(zhì)判別：（1）機(jī)油須具備的一些性質(zhì)：①洗凈力優(yōu)良，燃燒不完全所形成的積碳和化合物是發(fā)動(dòng)機(jī)的殺手，所以機(jī)油的洗凈力一定要好；②氧化安定性好，發(fā)動(dòng)機(jī)是需要長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)件，所以很容易造成里面的機(jī)油氧化，機(jī)油必須具備抗氧化的特性，才能防止機(jī)油本身氧化變稠，喪失保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)的能力；③防腐蝕性能好，最好合用有防腐蝕功能的機(jī)油，以免汽缸和活塞的光滑金屬面遭到破壞；④粘度指數(shù)要高，粘度指數(shù)高的機(jī)油、無(wú)論在高溫或低溫狀態(tài)下，都有能維持相同粘度的能力，低溫時(shí)可使摩托車易于啟動(dòng)，高溫時(shí)可維持油膜完整；⑤不容易起泡，容易起氣泡的機(jī)油會(huì)因?yàn)闅馀莞魯嘤湍ざl(fā)生潤(rùn)滑不完全的現(xiàn)象而損害發(fā)動(dòng)機(jī)；⑥凝固點(diǎn)要低，凝固點(diǎn)低的機(jī)地在低溫下也能保持流動(dòng)性，使發(fā)動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)。為所有的添加劑是有使用有效期的，所以，一定要遵守添加劑的有效期限，定期進(jìn)行更換。 要全面地了解連桿滾針軸承的失效原因，還有考慮零件的材料是否達(dá)標(biāo)，材料中各部分晶體組成和晶體的金相組織是否符合標(biāo)準(zhǔn)，零件的硬度，表面粗糙度等相關(guān)工作定位裝配尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求，最后綜合各方面的因素分析連桿滾針軸承的失效原因，為產(chǎn)品的改進(jìn)提供依據(jù)。 21 式中 軸承載荷為P時(shí)，所具有的基本額定壽命(106轉(zhuǎn))；C——基本額定動(dòng)載荷 N；——指數(shù)，對(duì)滾針軸承： = 10/3 。大頭軸承隨連桿大頭一起繞曲軸中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞曲柄銷軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)。圖32 曲柄連桿機(jī)構(gòu)往復(fù)慣性力曲線由圖32中可見(jiàn)，該慣性力為非對(duì)稱循環(huán)變化，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到上止點(diǎn)位置時(shí)，往復(fù)慣性力達(dá)最大值。在進(jìn)氣、排氣行程中及壓縮行程的前半部，總的作用力基本等于曲柄連桿機(jī)構(gòu)的往復(fù)慣性力。這里為連桿質(zhì)量。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了滾針的尺寸、技術(shù)要求、檢測(cè)及檢驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志及包裝。滾針殘磁限值符合JB/T 8196的規(guī)定。由于“邊緣效應(yīng)”的影響，軸承的疲勞破壞常常過(guò)早地出現(xiàn)在滾針端部和滾道兩側(cè)。1）直線型滾子，凸型為直線（見(jiàn)圖35 a）。3）圓弧全凸型滾子，凸型為一圓?。ㄒ?jiàn)圖35b）。該曲線在中部70%的長(zhǎng)度上接近于直線，在滾子兩端曲率變化很快，接觸壓力沿長(zhǎng)度方向均勻分布，是最為理想的壓力分布，最有利于承載。其主要原因之一是國(guó)內(nèi)的滾子大都不帶凸度，致使軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中滾子兩端出現(xiàn)邊緣效應(yīng)，使?jié)L子兩端過(guò)早疲勞磨損而失效。對(duì)三輪摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的實(shí)際載荷和受力情況進(jìn)行具體的分析調(diào)查，并進(jìn)行多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真研究，根據(jù)三輪摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。 （2）通過(guò)比較可知，對(duì)于給定的工況條件，必定存在彈流膜厚度最厚和膜形最均勻的最佳凸度量，且此凸度量定大于在相同工況條件下用彈性接觸力學(xué)方法求得的最佳凸度量。對(duì)于此類問(wèn)題的研究，可根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中的影響系數(shù)法，將光滑表面彈性接觸問(wèn)題的主導(dǎo)方程 (Fredholm積分方程) 311 離散為一組n階線性代數(shù)方程： 312 借助數(shù)值計(jì)算方法，能夠計(jì)算出滾針和滾道之間的接觸應(yīng)力。若是保持器各滾針槽孔的平行度不良或使用中保持器破損皆會(huì)使?jié)L針歪斜而與軌道面成為點(diǎn)接觸，致使?jié)L針折損破壞失效。滾針軸承，在裝配之后的掉針問(wèn)題(鎖針不可靠)及夾針問(wèn)題(鎖針過(guò)度，滾針轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活)，是保持架制造工藝中的一個(gè)難點(diǎn)，而且，“掉針”或“夾針”往往形成一對(duì)特殊矛盾，將其歸結(jié)為鎖針問(wèn)題。此工藝的鎖針原理是利用滾輪的滾壓作用使鎖口部的金屬產(chǎn)生塑性變形，致使窗孔的內(nèi)外鎖口部分尺寸略微減小，即使鎖口尺寸略小于滾針直徑，達(dá)到鎖針的目的。圖39 沖裁件的斷面滾針軸承保持架的鎖針工藝，各具特色，目前各種工藝均有廠家應(yīng)用，特別對(duì)于無(wú)套圈有保持架的滾針軸承，采用“K”型還是“M”型保持架，在一般使用場(chǎng)合下，使用效果上是沒(méi)有很大的差