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Timken轴承助力汽车效率提升(图)

2019-04-25

  2019年上海车展再次掀起国人对风云变幻的汽车行业的关注。随着汽车排放标准的要求不断提高,汽车行业面临着技术转型的巨大挑战。


2019年上海车展现场

  从趋势上,虽然电动车在新车销售份额的比例逐年提高,甚至有相关行业预测电动车销量到2040年将占据我国汽车总销量的一半,但由于电池技术作为电动汽车发展壁垒进入瓶颈期,在没有新的技术革新之前,电动车未来发展的道路似乎并不那么顺畅。因此,混合动力汽车作为过渡技术目前是备受主机厂关注与发展的方向。

  无论是传统燃油车辆还是节能环保的新能源车辆,如何提升系统效率始终是整个行业最关心的问题。

  在汽车中,传动系统的关键位置的轴承产品对系统效率起着至关重要的作用。铁姆肯公司作为全球轴承行业的领先者在这方面经验丰富。在传统的燃油车中,Timken®圆锥滚子轴承产品应用在多个位置,包括主减速器、差速器、取力器、轮端、变速箱等。在纯电动车或混合动力汽车中,Timken的产品则主要应用到变速箱中。


Timken产品在汽车各部分应用

  以混合动力汽车为例,无论其布置形式如何变化(下图列出四种常见的布置形式),系统的变速箱中都可依赖Timken的高效圆锥滚子轴承(FE轴承)提升效率。


混合动力汽车的四种常见布置形式

  自从二十世纪初,Timken为汽车客户提供第一枚圆锥滚子轴承开始,就一直在产品应用创新上不断努力。从2000年开始,Timken就开始为众多汽车客户研发应用在车桥中的可降低功率损失的FE轴承,减少轴承功率损失达25%,燃油经济性提高将近1.5%。


  随着汽车技术的不断发展与变革,FE轴承凭借其更好的刚性、更小的质量和更低的功率损失等优点被更广泛地应用于更多类型的汽车中,帮助整个系统提升效率。

  具体来说,Timken®FE轴承主要从以下几方面的技术控制来达到降低功率损失的效果:

  渗碳热处理


  良好的热处理方式是产品性能的保障。对于恶劣工况(环境夹杂多、润滑油膜薄、载荷较大等)的产品使用,铁姆肯公司擅长的渗碳处理可提供更好的轴承寿命和性能。

  高纯净度钢材


  高纯净度的钢材可以保证轴承拥有更好的疲劳寿命,让轴承尺寸更小,从而获得更高的效率。

  优异的工程表面


  表面结构的优化有益于降低扭矩和提升润滑效果,从而降低功率损失。在电动汽车中主要应用低粘度系数的润滑油,为轴承的润滑带来了较大挑战。因此,良好的表面结构带来更好地使用效果。

  改进的宏观几何尺寸


  对于Timken®FE圆锥滚子轴承,在滚子、滚道锥角、外形尺寸等方面,都会根据实际运行状态进行设计优化,在保证产品额定载荷和刚度的前提下提供更高的运行效率。

  优化的微观几何尺寸


  FE轴承的滚道轮廓或内圈挡边的接触轮廓会根据需要进行微观优化,从而降低滚道与挡边运行扭矩。微观几何尺寸的优化也会带来边界应力的降低。

  功率密度


相同的额定载荷,不同的外形尺寸

  相同的额定载荷,不同的外形尺寸

  铁姆肯公司凭借先进的技术和行业应用经验不断改进FE轴承的设计提高轴承的功率密度,使得在满足载荷要求的情况下轴承尺寸不断变小。例如上图中用于电动车的ePDFE轴承,在载荷一定时相对球轴承而言尺寸更小重量更轻。而更小的轴承可以改善扭矩性能,减轻系统重量,达到效率提升的目的。

  汽车,是人类工业文明的优秀成果。它不仅扩大了人们的生活半径,提高了商品的运输效率,更带来了生活方式、产业模式的巨大变革。而在汽车行业诞生、发展、腾飞到转型的过程中,铁姆肯公司始终置身其中,致力于凭借自己的知识不断提高机械系统的性能、可靠性和效率。

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