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軸承知識

新能源汽車軸承潤滑方式有哪些?

2020-09-25
驅動電機作為電動汽車的核心部件,要求高可靠性、高功率密度、高效區廣、調速范圍寬、過載能力強。軸承本身作為精密零件,是驅動電機的關鍵核心所在,高可靠性的電機需要高性能軸承來保證。

軸承主要設計理念簡述

在傳統設計中,建立數學模型,確立軸承設計的目標函數和約束條件,以傳統的系數取值方式和傳統部件結構進行設計,即得出軸承內部設計結構細節。而驅動電機軸承,由于它的特殊性能使得在設計理念需突破傳統思路,在軸承結構設計、各系數取值、材料選擇、熱處理要求及部件結構形式等方面均與普通軸承不同。

軸承材料的選擇

由于驅動電機軸承的高性能,高可靠性的要求,材料的選擇也與普通軸承的考慮不同。
 
 
01 優質軸承鋼的選擇

近年來由于鋼材冶煉技術的提高,使得含氧量大大降低,軸承壽命成倍提高。根據傳統的軸承壽命計算方式,6004軸承:Cr=9400N,C0r=5000N,Pr按最大2150N,轉速按最大7000rpm計,L10=(9400/2150)3=83.57(百萬轉),則Lh=199h。若按軸承壽命要求——16萬km計算,時速按100km/h,需要1600小時,一般情況下,實驗壽命為理論值的3~8倍,而實際實驗結果已經達到10倍以上。驅動電機因其高可靠性的要求,在套圈原材料的選用上應選用優質軸承鋼,因為其含氧量,非金屬夾雜的控制更為嚴格,對軸承壽命的保證起重要作用。

02 潤滑脂的選擇

潤滑脂是影響軸承壽命的關鍵之一。潤滑脂由基礎油、稠化劑、添加劑組成,潤滑脂的選擇應根據軸承使用工況而定。

(1)基礎油。軸承的高速性,要求高Dn值潤滑脂,Dn值的選擇一般應在70萬以上,較低的基礎油粘度可以降低摩擦熱及軸承溫升,且可降低軸承低溫啟動力矩,從而降低能耗,但太低的基礎油粘度將使得潤滑脂耐高溫性能,承載能力和抗剝落能力降低。因此,通過反復試驗找到一個合適的基礎油粘度數值,是選擇合適的潤滑脂應對驅動電機耐高低溫性能的一方面。驅動電機軸承的低溫極限一般在-40℃~-50℃,但高溫環境溫度不算太高,一般在90℃左右,據此可以推測出軸承最高溫度。因此,應選擇粘溫性能好且低溫性能好的潤滑脂。

(2)稠化劑。潤滑脂良好的抗剪切能力和良好的分油能力有利于高速潤滑脂發揮性能,這取決于稠化劑的性能和結構。軸承高速運轉,對稠化劑纖維結構劇烈剪切,破壞,潤滑脂剪切變稀,因此應選用較硬和高分油率的潤滑脂。

(3)添加劑。軸承急加速急減速的特性,使得潤滑脂受到更多的沖擊和攪拌,對潤滑脂壽命產生負面影響。因此,要求潤滑脂應有高活性添加劑,另外可選擇極壓添加劑,雖然軸承所受徑向負荷并不大,但由于它可優化運動表面的承載能力,在一定程度上可以為潤滑脂提供更長的服務壽命。

有人提出,電腐蝕也是一種軸承失效形式,但目前在驅動電機軸承發生的這種失效還不多見,但這種失效的應對是從潤滑脂添加劑選擇導電材質,但實際添加后有噪音升高的風險。潤滑脂的選擇最終通過實驗來驗證。

03 密封材料

目前用密封膠圈和防塵蓋的都有,以防塵蓋居多,非接觸式密封對漏脂要求不高,周圍環境清潔的工況是適用的。另一方面,膠圈材質的選擇也成為關鍵,從膠圈材質的耐磨性與潤滑脂的兼容性上考慮,當然在滿足性能的前提下,同時要考慮成本。

04 保持架材料

目前乘用車驅動電機轉速國內一般在11000~14000rpm,而國外已經到16000~20000rpm。目前市面上鋼制和尼龍保持架二者兼有,鋼制浪形保持架強度高,且高低溫適應性較好。但不可否認,它與鋼球摩擦系數較高,不利于軸承更高轉速的運行。而尼龍保持架因優越的自潤滑性能,與鋼球很低的摩擦系數,更適于高速運轉的設計,普通PA66或PA46都有相應的耐溫極限,但目前驅動電機軸承環境溫度也還在其應用范圍內,否則,要考慮其他更高耐溫材質。因此,在保持架材料的選擇上,要根據具體使用工況而定。

05 軸承常用的九大潤滑方法

手動潤滑油

在發現軸承的潤滑油不足時,適時用加油器供油,這是最原始的方法。這種方法難以保持油量一定,因疏忽而忘記加油的危險較大,通常只用于輕載、低速或間歇運動的場合。最好在加油孔上設置防塵蓋或球閥,并用毛氈、棉、毛等作過濾裝置。

滴點潤滑

從容器經孔、針、閥等供給大致為定量的潤滑油,最經典的是滴油油杯。滴油量隨潤滑油粘度、軸承間隙和供油孔位置不同有顯著變化。用于圓周速度小于4~5m/s的輕載和中載軸承。

油環潤滑

僅能用于臥軸的潤滑方法。靠掛在軸上并能旋轉的環將油池的潤滑油帶到軸承中。適用于軸徑大于50mm的中速和高速軸承。油環最好是無縫的,軸承寬徑比小于2時,可只用一個油環,否則需用兩個油環。

油繩潤滑

靠油繩的毛細管作用和虹吸作用將油杯中的潤滑油引到軸承中,用于圓周速度小于4~5m/s的輕載和中載軸承。油繩還有過濾作用。

油墊潤滑

利用油墊的毛細管作用,將油池中的潤滑油涂到軸徑表面。此方法能使摩擦表面經常保持清潔,但塵埃也會堵塞毛細孔造成供油不足。油墊潤滑的供油量通常只有油潤滑的1/20。

油浴潤滑

將軸承的一部分浸入潤滑油中的潤滑方法。適于低、中速軸承的潤滑,軸承一部分浸在由槽中,潤滑油由旋轉的軸承零件帶起,然后又流回油槽油面應稍低于最低滾動體的中心。

飛濺潤滑

靠油箱中旋轉件的拍擊而飛濺起來的潤滑油供給軸承,適用于較高速度的軸承。

噴霧潤滑

將潤滑油霧化噴在摩擦表面的潤滑方法,適用于高速軸承。

壓力供油潤滑

靠潤滑泵的壓力向軸承供油,將從軸承流出的潤滑油回收到油池以便循環使用,是供油量最多,且最穩定的潤滑方法,適用于高速、重載、重要的滑動軸承。
 
(文章來源:網絡)

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