像生活一样的机械设计总是一个有趣的妥协。 作为工程师，我们熟悉给予和接受原则。 一旦解决方案被证明并变得可靠，直到通过不同的想法或技术找到决定性的改进，我们倾向于广泛而清晰地使用它。 一个例子是称为外壳或滑动轴承的滑动轴承。
衬套是如何制造的
从概念上讲，它是一个简单的金属半壳，具有双层或三层金属层，用于曲柄销和连杆之间或主轴颈和曲轴箱之间的连接。 这种类型的耦合必须满足许多相互矛盾的要求。 首先，它必须足够坚固以支持在联轴器元件之间传递的交变载荷：连杆和相关销或主轴颈和曲轴箱之间。 随着发动机转速的增加，无论是由于燃烧还是降档条件，这些部件上的力都会大大增加。 更传统的双金属套管已被更耐用且更昂贵的三金属套管所取代，其中添加了青铜和铅。 这种类型的衬套广泛用于生产用途和赛车发动机的大多数汽车应用中。
为什么是青铜？
青铜还具有另一个非常重要的功能，即以比其他材料更高的效率将热量传递到与之耦合的部分。 例如，发生在阀座或阀导管与马达头之间的另一个重要但静态的耦合中。
滑动轴承另一个经常被忽视的显着特征是能够捕获并因此保留存在于发动机和润滑回路中的一些小金属残留物。 这些是由零件磨损产生的，无论它们是铁基还是基于轻合金（如铝或钛）衍生的材料。 这种质量非常重要，尤其是在发动机磨合的初始阶段。 即当衬套的较软或更易变形的表面能够吸收研磨和抛光后仍然存在的粗糙度时，例如曲轴销和连杆或曲柄销的粗糙度。
机油滤清器
在发动机设计阶段定义机油滤清器的效率很重要。 目的是在磨合阶段将此元件用作发动机冲洗工具。 而且在第一次运行和安全条件下磨损是稳定的，因此在正常运行时存在于发动机内部。 发动机内部存在变速箱和离合器会使油的清洁度变差。 这经常发生在生产或竞赛摩托车发动机中，例如安装在 SBK 自行车上的发动机。 因此，它带给套管的油的质量。 事实上，在过滤器中的杂质含量较高或一致之后，过滤器上可能出现的较高压降也可能导致衬套本身的油压水平下降。 这种效应降低了衬套和相关销联轴器的负载能力。
需要变形
同时，衬套或一对半壳必须能够变形并适应主轴颈的运动和不完美的形状。 而且在曲柄销和连杆盖的旋转阶段也是如此。 必须在发动机运行的初始阶段和发动机运行大量小时或公里时都得到保证。 这 “早产” 表示为“套管寿命的初始阶段“, 是确保该组件可靠使用寿命的最重要和必要的。 同样，在第一次启动或所有发动机启动时正确供应机油对于确保两个半壳和相关销之间的通道中的机油的最小厚度是必不可少的。
三金属层
三金属层以及制造衬套的基材的阻力必须是刚度和可变形性的正确折衷。 在三金属类型的衬套或半壳设计中，结构由钢制成，源自高强度带材，并添加了一层青铜沉积物，随后沉积了一层薄薄的镍. 存在的最后一层的特征是存在铅和锡的合金。 最后一层的替代品是具有主要锡基的巴氏合金：它也被称为多金属结构。
镍
镍的存在起到物理屏障的作用，以避免锡与第三层分离，从而避免耐磨性的降低。 因此，有趣的是，考虑在这第三层之上的附加层，在一段时间的操作之后，可以进一步扩散锡，以便随着时间的推移增加表面电阻。 可以估计，特别是对于高性能电机，使用 4 层衬套可提高 15% 的耐磨性。
（第一部分结束：第二部分将于 10 月 21 日星期五 21:00 在线提供）
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